Festoxidbrennstoffzellen, die möglicherweise eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung von CO2-Emissionen spielen – DENSOs Bemühungen, zwei Probleme anzugehen, um die Umweltleistung zu verbessern

May 20, 2023

Herr Osugi von der Forschungs- und Entwicklungsabteilung für Brennstoffzellen der nächsten Generation hielt einen Vortrag über den Bedarf an Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) und wie DENSO ihre Umweltleistung verbessert.

【Referent】 Takamasa Osugi NEGP-Entwicklungsabteilung, Abteilung für umweltneutrale Systementwicklung. DENSO CORPORATION

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Guten Abend. Ich werde SOFCs erklären. Ich möchte mich kurz vorstellen. Seit ich bei DENSO bin, arbeite ich im nicht-automobilen Bereich, insbesondere in der Entwicklung von Produkten für den Wohnungsbau. Daher ist mein beruflicher Werdegang bei DENSO sehr selten. Seit 2019 bin ich für die SOFC-Geschäftsplanung verantwortlich.

Was ist eine SOFC? SOFC steht für Solid Oxide Fuel Cell und ist ein Gerät zur Stromerzeugung aus Wasserstoff. Die chemische Reaktion in SOFCs ist das Gegenteil von der in SOECs. Strom entsteht durch die chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen. Diese Folie zeigt beispielhaft eine PEFC und eine SOFC. Da eine SOFC ein keramisches Material als Elektrolyt verwendet, kann sie bei hohen Temperaturen von etwa 700 °C betrieben werden, was bedeutet, dass die Betriebseffizienz hoch ist. Es können verschiedene Brennstoffe wie Wasserstoff, Stadtgas und Propangas verwendet werden.

Warum werden SOFCs benötigt? Eine Wasserstoffgesellschaft wird nicht ausschließlich auf Wasserstoff basieren. Bis Wasserstoff in großem Umfang zum Einsatz kommt, werden aus Wasserstoff gewonnene Kraftstoffe und verschiedene Arten von CO2-neutralen Kraftstoffen verwendet. Daher wird erwartet, dass SOFCs, die mit verschiedenen Arten von Brennstoffen betrieben werden können, eine Schlüsselrolle bei der nahtlosen Reduzierung der CO₂-Emissionen auf dem Weg zu einer Wasserstoffgesellschaft spielen werden.

Lassen Sie mich erklären, warum neben Wasserstoff auch kohlenstoffbasierte Kraftstoffe, einschließlich Stadtgas und Biogas, verwendet werden können. Eine SOFC beinhaltet ein Reformierungssystem, um verschiedene Arten von Brennstoffen in Wasserstoff umzuwandeln, der dann zur Stromerzeugung verwendet wird.

Zwei Probleme bei der Verbesserung der Umweltleistung von SOFCs Ich habe eingangs erwähnt, dass SOFCs eine hohe Betriebseffizienz aufweisen. Wir haben daran gearbeitet, die Umweltleistung weiter zu verbessern. Ich möchte zwei Hauptthemen erläutern. (Während er auf die Folie zeigt) Das erste Problem besteht darin, den Brennstoff am Ausgang eines Zellstapels wiederzuverwenden. Dieses schematische Diagramm zeigt den Prozess der Stromerzeugung. Von oben wird Kraftstoff eingefüllt und im weißen zylindrischen Zellenstapel Strom erzeugt. Im Idealfall sollte bei einem Wasserstoff-Brennstoffeingang von 100 der gesamte Wasserstoff im Zellstapel zur Stromerzeugung verbraucht werden und am Ausgang des Zellstapels sollte kein Wasserstoffbrennstoff mehr vorhanden sein. Allerdings verschlechtert sich der Zellstapel, wenn der gesamte Wasserstoff verbraucht wird, weshalb er so gesteuert wird, dass der Brennstoff nicht verbraucht wird. Der oben in diesem Diagramm dargestellte Ejektor spielt eine Schlüsselrolle. Es basiert auf der proprietären Technologie von DENSO und ist eine hochwertige und äußerst zuverlässige Komponente, die auch in Autoklimaanlagen verwendet wird. Der Ejektor recycelt (rezirkuliert) den ungenutzten Brennstoff vom Ausgang, um die Verschwendung von Wasserstoff zu minimieren und so die Effizienz der Stromerzeugung zu verbessern. Das zweite Problem besteht darin, die Temperatur zu kontrollieren, um die Effizienz zu maximieren. SOFCs arbeiten in einem bestimmten Temperaturbereich am effizientesten. Es ist auch wichtig, eine gleichmäßige und angemessene Temperatur zu erreichen. Um die bei der Stromerzeugung entstehende Wärme vollständig zu nutzen, nutzen wir unsere Wärmemanagementtechnologie zur Verbesserung der Haltbarkeit. Das gesamte Unternehmen hat daran gearbeitet, die im Automobilbereich verfeinerten Technologien auf andere Produkte anzuwenden.

Das Ziel von DENSO Lassen Sie mich abschließend das Ziel von DENSO erläutern. In der Grafik auf der linken Seite dieser Folie ist auf der horizontalen Achse die Stromerzeugungsleistung und auf der vertikalen Achse der Stromerzeugungswirkungsgrad aufgetragen. Auf der rechten Seite dieser Grafik sind Leistung und Wirkungsgrad großer Wärmekraftwerke dargestellt. Wir sind bestrebt, SOFCs, die Strom effizienter erzeugen als Kraftwerke, zu verkleinern und gleichzeitig den Wirkungsgrad weiter zu steigern. Wir sind dabei, mit der Demonstrationsbewertung durch die Installation von SOFC-Systemen in DENSO-Anlagen zu beginnen. Unsere Zukunftsvision finden Sie auf der rechten Seite dieser Folie. CO2-neutrale Kraftstoffe werden in absehbarer Zeit nicht weit verbreitet sein, daher besteht der erste Schritt darin, mit der Energieeinsparung durch den Einsatz hocheffizienter SOFCs zu beginnen. Mit der Verbreitung klimaneutraler Kraftstoffe werden wir zur Dekarbonisierung und Energiesicherheit beitragen, indem wir die Eigenschaften einer dezentralen Energiequelle nutzen. Wir hoffen, durch die Entwicklung von SOFCs zur Schaffung einer „Wohlfühlzyklus-Gesellschaft“ beizutragen.

Abschließend möchte ich sagen, dass es schwierig ist, einen großen Schritt in Richtung CO2-Neutralität zu machen. Unser Ziel ist es, durch maximale Energieeinsparung zur Schaffung einer CO2-neutralen Welt beizutragen. Hier ist meine Botschaft: Lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft durch Energieeinsparung und darüber hinaus gestalten!

Das ist alles für meine Präsentation. Danke für Ihre Aufmerksamkeit.

Erfahren Sie mehr über SOFC, klicken Sie bitte unten.https://www.denso.com/global/en/driven-base/tech-design/sofc/