Slide 1

Tüzelőanyag-cellák

A KONTAKT-Elektro Kft.
tüzelőanyag-cellás fejlesztései

Csordás Antal - fejlesztőmérnök

2013.01.24


Slide 2

Tüzelőanyag-cellák

Az előadásban érintett témák:
• Tüzelőanyag-cella működése, alkalmazási területei
• Fejlesztések a KONTAKT-Elektro Kft-nél
• Egy kísérleti hidrogéntöltő állomás bemutatása
• Gazdasági és technológiai akadályok

2.Oldal


Slide 3

Tüzelőanyag-cellák

1.1. A tüzelőanyag-cellák felépítése és működése:

tömítés

véglap

MEA

véglap

BPP
GDL
áramszedő

3.Oldal


Slide 4

Tüzelőanyag-cellák

1.2. Felhasználási lehetőségek:
• Korai piaci alkalmazások:
–
–
–
–

Szünetmentes tápellátás
Szigetüzemű tápellátás
Mobil tápellátás
Anyagmozgatás

4.Oldal


Slide 5

Tüzelőanyag-cellák

1.2. Felhasználási lehetőségek:
• Jövőbeli piaci alkalmazások:
– Közlekedés (autóipar)
– CHP (kombinált hő- és
villamosenergia termelés)

5.Oldal


Slide 6

Tüzelőanyag-cellák

2.1. Fejlesztési irányok a KONTAKT-Elektro-nál:

• Innocsekk pályázat: 100 W teljesítményű, PEM típusú
tüzelőanyag-cella stack prototípusának kifejlesztése
• BAROSS: 1000-5000 W teljesítményű, PEM típusú tüzelőanyagcellás áramforrások prototípusainak kifejlesztése széleskörű
felhasználási területekre, napenergiás elektrolízissel előállított
hidrogén felhasználásával.
• GOP: Hidrogénüzemű tüzelőanyag-cellák elektrokémiai
reaktorának (stack) alapkutatások eredményein alapuló
fejlesztése valamint a hazai gyártás előkészítéséhez szükséges
kísérleti fejlesztés, prototípusgyártás.

6.Oldal


Slide 7

Tüzelőanyag-cellák

2.2. Demonstrációs célú alkalmazások:
• Hidrogénüzemű tüzelőanyag-cellás kerékpár
Motor-teljesítmény:
250W
Üzemanyagcella-teljesítmény: 400W
H2 palack-kapacitás:
2x300Nl
Hidrogénfogyasztás:
~250Nl/h
Üzemidő:
~2 óra
Maximális sebesség:
20km/h
Hatótávolság(sík terepen):
~50km
Tömeg:
55kg

7.Oldal


Slide 8

Tüzelőanyag-cellák

2.2. Demonstrációs célú alkalmazások:
• Hidrogénüzemű tüzelőanyag-cellás 300W-os mobil áramforrás
Villamos teljesítmény:
300W
Üzemanyagcella-teljesítmény: 350W
H2 palack-kapacitás:
3x600Nl
Hidrogénfogyasztás:
~300Nl/h
Üzemidő:
~6 óra
Tömeg:
10kg

8.Oldal


Slide 9

Tüzelőanyag-cellák

2.2. Demonstrációs célú alkalmazások:
• PTE PMMK TEAM ORCA:
36-cellás Ballard stackre alapozva
Üzemanyagcella-teljesítmény: 1200W
Névleges motor teljesítmény: 500W
Szuperkondenzátorok:
70F/28V
Fogyasztás:
86km/kWh
Autó tömege:
~50kg

Shell Eco Marathon
Rotterdam, Hollandia

9.Oldal


Slide 10

Tüzelőanyag-cellák

2.3. Piaci alkalmazások fejlesztése:
• 3kW teljesítményű szünetmentes áramforrások (UPS)
Hasznos teljesítmény:
Stack-teljesítmény:
Hatásfok:
Hidrogénfogyasztás:
Tömeg:

3000W
2700W
40% @ 2700W
45Nl/min @ 2700W
50kg

10.Oldal


Slide 11

Tüzelőanyag-cellák

2.3. Piaci alkalmazások fejlesztése:
• 5kW teljesítményű kombinált hő- és áramfejlesztő (CHP)
Hasznos teljesítmény:
Stack-teljesítmény:
Villamos hatásfok:
Hidrogénfogyasztás:
Tömeg:

4400W
5000W
38% @ 4400W
75Nl/min @ 4400W
150kg

11.Oldal


Slide 12

Tüzelőanyag-cellák

2.4. Tüzelőanyag-cella stackek fejlesztése:
•
•

MEA – partner: MTA TTK Anyag- és Környezetkémiai Intézet
BPP – partner: BME Polimertechnika Tanszék

12.Oldal


Slide 13

Tüzelőanyag-cellák

2.4. Tüzelőanyag-cella stackek fejlesztése:
• MEA-prések
• BPP présszerszámok
• Stack összeszerelő állomás
• Tesztelő berendezések

13.Oldal


Slide 14

Tüzelőanyag-cellák

3.1. Egy kísérleti hidrogéntöltő állomás bemutatása:

14.Oldal


Slide 15

Tüzelőanyag-cellák

3.1. Egy kísérleti hidrogéntöltő állomás bemutatása:

15.Oldal


Slide 16

Tüzelőanyag-cellák

3.2. Elektrolizáló berendezések:
• ActaEnergy – EL100
Termelőkapacitás:
Felvett teljesítmény:
H2 nyomás:
H2 tisztaság:
Tömeg:

100Nl/h
600W
15bar
99,98%
20kg

• ITM-Power – Hpac-10
Termelőkapacitás:
Felvett teljesítmény:
H2 nyomás:
H2 tisztaság:
Tömeg:

600Nl/h
3500W
15bar
99,99%
150kg

16.Oldal


Slide 17

Tüzelőanyag-cellák

4.1. Gazdasági és technológiai akadályok:
• Magas beruházási költségek
• Hidrogén infrastruktúra hiánya
• Alacsony hatásfok (~45% * ~35% = ~15-20%)
• Hidrogéntárolás nehézségei
MH akku
Varta
2 x Baby C
158Wh/l
65Wh/kg
VRLA akku
Relay
2 x 12V/50Ah
90Wh/l
33Wh/kg

LiPo akku
ElectriFly
GPMP0514
270Wh/l
132Wh/kg
LiFePO akku
RFE
RFE-8F50
204Wh/l
92Wh/kg

Li-ion akku
Nokia
BL-4C
353Wh/l
164Wh/kg

H2 MH-kapszula
Horizon
Hydrostik
371Wh/l
133Wh/kg

Metanol kapszula
UltraCell
Cartridge
394Wh/l
580Wh/kg

H2FC + MH palack H2FC + MH palack H2FC + HP palack
Horizon
Horizon + Palcan
Ballard
MiniPak
H-100 + 2 x MH-600 FCgen 36c + 4 x 50l
68Wh/l
243Wh/l
123Wh/l
77Wh/kg
92Wh/kg
107Wh/kg

17.Oldal


Slide 18

Tüzelőanyag-cellák

Köszönöm szíves figyelmüket !

18.Oldal