Wasserstoff-Brennstoffzellenkomponenten und Systeme zur direkten CO2-Abscheidung aus der Luft

Purem by Eberspaecher hat ein erweitertes Portfolio an Fuel-Cell-Balance-of-Plant-Komponenten, Wasserstoff-Infrastruktur-Hardware und Direct-Air-Capture-Technologie vorgestellt. Die Produktreihe zielt auf Effizienz- und Wärmemanagement in mobilen Brennstoffzellen-Antriebssträngen, stationären Erzeugungsanlagen und industriellen Systemen zur Kohlenstoffdioxid-Entnahme ab.

Balance-of-Plant-Komponenten für das Kathoden- und Abgasmanagement
Der Brennstoffzellenbetrieb erfordert eine präzise Feuchtigkeits- und Druckregelung, um die Haltbarkeit der Stack-Membran zu gewährleisten und sichtbare Abgasemissionen zu minimieren. Zur Bewältigung von Feuchtigkeitsansammlungen reduziert ein spezieller De-Hydrator den Wasserdampfgehalt im Kathodenabgaspfad, verhindert Kondensation und verringert die Dampffahnenbildung. Diese Einheit arbeitet zusammen mit einem dedizierten Wasserabscheider, der flüssiges Wasser aus dem Prozessgas entfernt, und einem integrierten Schalldämpfer, der für die akustische Dämpfung im Ansaug- und Abgasbereich entwickelt wurde.

Der Schutz des Stacks wird zusätzlich durch ein Kathodenabsperrventil unterstützt. Diese Komponente sorgt im inaktiven Zustand des Systems für eine hermetische Abdichtung und verhindert das Eindringen von Umgebungsluft, Membranaustrocknung und vorzeitigen Verschleiß. Für die Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr liefern ölfreie regenerative Seitenkanalverdichter von Eberspaecher Vairex hohe Druckverhältnisse bei geringen Vibrationswerten und verhindern so eine Kohlenwasserstoff-Kontamination innerhalb der Katalysatorschichten.




Anodenrezirkulation und Wasserstoff-Produktionsinfrastruktur
Um stöchiometrische Ausnutzungsgrenzen zu überwinden, da Brennstoffzellen nicht den gesamten zugeführten Wasserstoff in einem einzigen Durchlauf umsetzen, führt ein hauseigenes Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse kontinuierlich unverbrauchten Wasserstoff vom Stack-Ausgang zurück in den Einlassstrom. Dieser Rezirkulationskreislauf steigert den gesamten Brennstoffwirkungsgrad und minimiert parasitäre Wasserstoffverluste.

Über die Komponenten auf Systemebene hinaus umfasst das Fertigungsspektrum großvolumige metallische Komponenten und Hochdruck-Speicherbehälter, die für korrosive Hochtemperaturbedingungen ausgelegt sind. Das technische Framework unterstützt die Skalierung von Balance-of-Plant-Lösungen für die Hochtemperatur-Festoxid-Elektrolyse (SOEC) und nutzt spezielle Strömungsführungs- und Schweißverfahren, um den Anforderungen der industriellen Wasserstofferzeugung und -speicherung gerecht zu werden.

Laut Avinash Mutharja, Executive Vice President der Business Unit Industrial Products, zielt die Portfolioerweiterung auf die Erzeugung, den Transport und die Speicherung von Wasserstoff ab und treibt gleichzeitig Lösungen zur Reduzierung von Treibhausgasen wie Direct Air Capture voran.




Feststoffsorptions-Direct-Air-Capture und digitale Modellierung
Das Direct-Air-Capture-System des Unternehmens generiert negative Emissionen, indem es Kohlenstoffdioxid direkt aus Umgebungsluftströmen abscheidet. Die Prozessluft durchströmt einen chemischen Reaktor, der mit festen Sorptionsmedien gefüllt ist, welche Kohlenstoffdioxidmoleküle selektiv binden. Nach Erreichen der Sättigung wird das Medium thermisch regeneriert, um gereinigtes Kohlendioxidgas freizusetzen, das anschließend einer geologischen Tiefenlagerung oder chemischen Nutzung zugeführt wird. Ein interaktives digitales Dashboard ergänzt die Hardware und ermöglicht Anlagenbetreibern die Bewertung von Systemeffizienz, Sorbensverbrauch und spezifischen Abscheidungskosten über unterschiedliche geografische Standorte hinweg.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren.

Brennstoffzellen-Balance-of-Plant-Komponenten stehen in direktem Wettbewerb mit etablierten Zulieferern für Fluidtechnik wie Bosch, Pierburg und Parker Hannifin. Seitenkanal- und Radialverdichter für Brennstoffzellen-Stacks zielen typischerweise auf Betriebsdruckverhältnisse zwischen 1,5 und 2,5 bar ab, wobei Seitenkanalvarianten eine geringere mechanische Komplexität und reduzierte Pulsation auf Kosten der aerodynamischen Spitzenleistung im Vergleich zu hochdrehenden Radialverdichtern bieten.

Im Bereich der CO2-Abscheidung setzen Feststoff-Direct-Air-Capture-Systeme – wie sie beispielsweise von Climeworks kommerzialisiert werden – auf Niedertemperatur-Desorptionszyklen (80 °C bis 120 °C). Dies steht im Gegensatz zu flüssig-chemischen Systemen wie wässrigen Kaliumhydroxid-Prozessen, die Kalzinierungstemperaturen von über 800 °C erfordern. Feststoff-Systeme verbrauchen etwa 1,5 bis 2,5 kWh thermische Energie pro Kilogramm abgeschiedenem Kohlenstoffdioxid, wodurch die Integration von Abwärme zu einem entscheidenden Leistungsmaßstab für die industrielle Wirtschaftlichkeit wird.

Bearbeitet von Evgeny Churilov, Induportals Media – Angepasst durch KI.

www.eberspaecher.com