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Aug 13, 2023

100 kW Wasserstoff-Brennstoffzelle

Ziel ist es, sowohl CO2-Neutralität als auch Nachhaltigkeit zu erreichen

Ziel ist es, sowohl CO2-Neutralität als auch nachhaltiges Wirtschaftswachstum zu erreichen

Tokioter Institut für Technologie

Bild: Die Fotos der Plattform „100-kW-Wasserstoff-Brennstoffzelle – digitaler Zwilling“ zur Optimierung des Designs und der Steuerung einer 100-kW-Wasserstoff-Brennstoffzelle, die durch die Mischung erneuerbarer Energien ein Gleichgewicht zwischen CO2-Neutralität und wirtschaftlichem Vorteil anstrebt. Wasserstoff/Abfallwasserstoff aus Plastik.mehr sehen

Bildnachweis: Professor Manabu Ihara vom Tokyo Institute of Technology

Das Tokyo Tech InfoSyEnergy Research and Education Consortium, die Tokyo Tech Academy of Energy and Informatics (Leiter des Konsortiums und Akademiedirektor Manabu Ihara, Prof.) und mehrere Unternehmen wie Toshiba Corporation und Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation entwickeln gemeinsam eine Plattform „100-kW-Wasserstoff-Brennstoffzelle – digitaler Zwilling“ zur Optimierung des Designs und der Steuerung einer 100-kW-Wasserstoff-Brennstoffzelle, die durch die Mischung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen und Wasserstoff aus Kunststoffabfällen ein Gleichgewicht zwischen CO2-Neutralität und wirtschaftlichen Vorteilen anstrebt. Sie installierten die Plattform im Tokyo Tech Environmental Energy Innovation (EEI) Building und nahmen den Betrieb der Plattform auf.

Der durch erneuerbare Energien erzeugte Wasserstoff soll zur CO2-Neutralität beitragen. Derzeit schreitet die Einführung jedoch aus Gründen wie den hohen Kosten des Wasserelektrolyseurs und der Inkompatibilität der Elektrolyseurgrößen nicht wie erwartet voran. Um die Anreize für die Einführung von Wasserstoff als Technologie zur CO2-Neutralität zu erhöhen, produziert dieses System daher Wasserstoff, indem es Strom aus Solarzellen im EEI-Gebäude an einen Wasserelektrolyseur mit geringer Kapazität liefert. Es mischt auch einen geeigneten Anteil an Wasserstoff, der aus Kunststoffabfällen hergestellt wird (hergestellt durch thermische Zersetzung von Kunststoffabfällen, Dampfreformierung, Shift-Reaktion und Raffinierungsprozess; Resonac Holdings Corporation) und führt ihn der Wasserstoff-Brennstoffzelle zu. Der Strom aus der Brennstoffzelle wird an das EEI-Gebäude und den Campus geliefert, und Abwärme wird an die Klimaanlage des EEI-Gebäudes (Zentralheizung und -kühlung) zur erweiterten Nutzung der Abwärme geliefert.

Das System zielt sowohl auf CO2-Neutralität als auch auf nachhaltiges Wirtschaftswachstum ab und ist das erste System weltweit, das Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und Wasserstoff aus Kunststoffabfällen mischt, die Mischung einer Brennstoffzelle zuführt und sie zur erweiterten Nutzung von Elektrizität an die Klimaanlage des Gebäudes anschließt und Hitze. In Zukunft wollen sie ein urbanes Wasserstoff-Energienutzungsmodell etablieren, das globalen Wasserstoff und lokalen Wasserstoff angemessen mischt und optimiert.

Das System ist mit dem intelligenten Energiesystem Ene-Swallow® verbunden, das auf dem Ookayama-Campus des Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) eine Spitzenlastregelung durchführt. Seine detaillierten Echtzeit-Betriebsdaten werden in einer Datenbank gesammelt und als Energie-Big Data für die gemeinsame Forschung und Ausbildung von Industrie und Wissenschaft genutzt. Darüber hinaus kann das Mischungsverhältnis von erneuerbarem Energie-Wasserstoff und Abfall-Kunststoff-Wasserstoff, der der Brennstoffzelle zugeführt wird, in Echtzeit von Ene-Swallow® gesteuert werden. Die Erfassung detaillierter Daten wird es künftig ermöglichen, die Gerätekapazität des Systems zu gestalten und zu steuern. Als klimaneutraler digitaler Zwilling (Ene-Swallow® Digital Twin), einer integrierbaren und vernetzbaren Plattform mit dem Ziel eines klimaneutralen und nachhaltigen Wirtschaftswachstums, werden sie im Rahmen der Forschung und Entwicklung für „Carbon“ an der Weiterentwicklung und Förderung arbeiten „Neutraler digitaler Zwilling mit dem Kern von Energie-Bigdata“ im Missionsgebiet „Advanced Intelligent Information Society“ des JST-MIRAI-Programms (Programmleiter: Eisaku Maeda).

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Über das Tokyo Institute of Technology Als führende Universität für Wissenschaft und Technologie in Japan steht die Tokyo Tech an der Spitze der Forschung und Hochschulbildung. Die Forscher von Tokyo Tech zeichnen sich in Bereichen aus, die von der Materialwissenschaft bis zur Biologie, Informatik und Physik reichen. Tokyo Tech wurde 1881 gegründet und beherbergt jedes Jahr über 10.000 Studenten und Doktoranden, die sich zu wissenschaftlichen Führungskräften und einigen der gefragtesten Ingenieure der Industrie entwickeln. Die Tokyo Techcommunity verkörpert die japanische Philosophie von „Monotsukuri“, was „technischer Einfallsreichtum und Innovation“ bedeutet, und ist bestrebt, durch wirkungsvolle Forschung einen Beitrag zur Gesellschaft zu leisten.https://www.titech.ac.jp/english/

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