Astronautics Space Flight

Brennstoffzellensysteme in der Luftfahrt by Ralf Peters

By Ralf Peters

Der Einsatz von Brennstoffzellensystemen im Flugzeug bietet die Möglichkeit, die Funktionen Strom, Wasser- und Inertgaserzeugung mit Hilfe eines einzigen platforms zu gewährleisten, Hilfssysteme (Wassertanks, die konventionelle APU und das FTIS) können ebenso entfallen wie die zusätzliche Speicherung von Wasser. Generatoren und Batterien können kleiner dimensioniert werden. Diese Maßnahmen verringern den Kraftstoffverbrauch, erhöhen die Gesamteffizienz eines Flugzeuges und ermöglichen einen emissionsarmen Betrieb von Flugzeugen im Flug und besonders am Boden.
Die Autoren vergleichen Aspekte bei der Nutzung heutiger und zukünftiger Kraftstoffe für Brennstoffzellen in der Luftfahrt.
Die Eigenschaften geeigneter Brennstoffzellentypen werden beschrieben und analysiert, es wird dabei dargestellt warum der Brennstoffzellentyp HT-PEFC besonders geeignet ist und welche Herausforderungen damit verbunden sind. Technische Entwicklungen, wie die HT-PEFC Stackentwicklung, die der Komponenten des Brenngaserzeugungssystems und der Aufbau und der try eines five kWe HT-PEFC Gesamtsystems werden beschrieben. Das Buch schließt mit der Betrachtung von Brennstoffzellensystemen als Bestandteil eines multifunktionalen platforms und dem Ausblick auf zukünftige Anwendungen in der Luftfahrttechnik.

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Mit einer solchen Mischung würde eine Zusammensetzung von C12H23,2 erreicht, welches einer Angabe von Rachner [103] entspricht. 2 zu beschreiben. Eine Abschätzung ergibt einen Siedebeginn mit Isodekan bei 468 K und ein Siedeende bei ca. 530 K, der Siedetemperatur des Dimethylnaphthalins. An dieser Stelle sei auf die Auswahl der Modellkraftstoffe für die Verfahrensanalyse in Abschn. 2 verwiesen. Ein idealer Modellkraftstoff besteht aus einer Mindestanzahl an Komponenten mit denen einerseits das Siedeverhalten, andererseits der Aromaten-, Naphthen-, Olefin- und Paraffingehalt in einem realitätsnahen Konzentrationsbereich vorliegt.

Choren Industries entwickelte Verfahren nutzt die Vergasung mit reinem Sauerstoff. Von großem Vorteil ist die Erhöhung des Wasserstoffanteils von ca. 15 % auf Werte von 45 %. Ein erhöhter Druck führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades für die Vergasung, führt aber in der Anlagentechnik zu einem höheren technischen Aufwand und zu verminderter Wirtschaftlichkeit. In einer Niedertemperaturvergasung entstehen Holzkohle und Pyrolysegas. Letzteres wird mit reinem Sauerstoff verbrannt und dient als Wärmelieferant für die Hochtemperaturvergasung der Holzkohle.

Ziel des Verfahrens war die energetische Nutzung von Roh- und Abfallstoffen, nicht aber die Kraftstoffsynthese. Beim Konzept der Fa. Denaro wird die Biomasse bei 500 °C über eine Schnecke in einen keramisch ausgekleideten Schwelreaktor transportiert. Aufgrund der langen Schweldauer entsteht ein teerarmes Schwelgas. Dieses kann zur Stromerzeugung in einer Brennstoffzelle – geplant war hier eine Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) – oder in einem Verbrennungsmotor genutzt werden. Der Schwefelkoks wird in einem Metallbadreaktor bei Temperaturen von ca.

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