HORST
Die Versuchsumgebung HORST des Instituts für Technische Thermodynamik des DLR in Stuttgart ermöglicht die Untersuchung von Festoxidzellen-Stacks (SOC) im druckaufgeladenen Elektrolyse- und Brennstoffzellen-Betrieb. Mit HORST besitzt das Institut die weltweit selten vorhandene Möglichkeit SOC-Stacks im Druckbereich zwischen 1.4 bar und 8 bar und Temperaturen bis zu 850 °C zu untersuchen.
Forschungsaufgaben
Die Forschungsaktivitäten zu kleinen SOC-Reaktoren zielen auf die stationäre und transiente Untersuchung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) und Elektrolyseuren (SOE) unter druckaufgeladenen Betriebsbedingungen ab.
Mithilfe von HORST kann das kinetische, elektrochemische und thermodynamische Verhalten eines SOC-Stacks in beiden genannten Betriebsmodi und mit variierenden Prozessgaszusammensetzungen untersucht werden. Die Identifizierung und Quantifizierung von Zell- und Reaktorwiderständen auf Stackebene ist zudem Untersuchungsgegenstand. Die kompakte Bauform der getesteten SOC-Stacks und die dadurch nahezu homogene Gasverteilung, eröffnen die Möglichkeit, die Versuchsdaten zur Parametrisierung der Zell- und Stackmodellierung der Simulationsumgebungen TEMPEST und CELESTE unserer Gruppe EHT zu nutzen. Durch die Druckaufladung lassen sich Betriebsbedingungen der SOC testen, die in einem Systemkontext mit Folgeprozessen zu markanten Wirkungsgradsteigerungen führen.
Betriebsweise
Es können verschiedene Betriebsmodi untersucht werden:
Brennstoffzellenmodus (SOFC) für die Erzeugung von elektrischem Strom bis 0.5 kWel
Elektrolysemodus (SOE) für die Erzeugung von Wasserstoff oder Synthesegas (Wasserstoff und Kohlenmonoxid) mittels elektrischen Stroms von bis zu 2 kWel
Reversibler Betrieb (rSOC) z. B. für die Speicherung von elektrischer Energie, wofür zwischen SOFC- und SOE-Betrieb gewechselt wird
Medienver- & -entsorgung
Auf Brenngasseite stehen H2, CO2, CO, N2 und CH4 sowie H2O(g) (bis 10 g/min) zur Verfügung. Eine pulsationsfreie Versorgung von bis zu 100 % H2O(g) ermöglicht die experimentelle Untersuchung einer weiten Spanne von Gasmischungen. Zwischen reiner Wasser- und Kohlendioxid-Elektrolyse lassen sich Ko-Elektrolysemischungen (H2O+CO2) mit sehr hoher Genauigkeit einstellen. Luftseitig lassen sich synthetische Mischungen aus N2, O2 und CO2 sowie getrocknete Luft dosieren.
