Fuel Cell Seminar 2009

Fuel Cell Seminar 2009 Konferensbevakning Elforsk rapport 10:17 Bengt Ridell, Grontmij AB Februari 2010 Lars Hildebrandt, KTH Erik Prisell, FMV

Fuel Cell Seminar 2009 Konferensbevakning Elforsk rapport 10:17 Bengt Ridell, Grontmij AB Februari 2010 Lars Hildebrandt, KTH Erik Prisell, FMV

Förord Denna rapport är framtagen inom projektet Teknikbevakning av bränslecellsområdet under 2009 (Elforsk projektnummer 20009). Rapportens huvudsakliga slutsatser presenteras i en slutrapport för hela teknikbevakningsprojektet (Elforsk rapport 10:01). Projektet har till största delen finansierats av Energimyndigheten. E.ON Sverige, Volvo, Vätgas Sverige och FMV har bidragit med egeninsatser. Stockholm februari 2010 Bertil Wahlund Programområde El- och värmeproduktion

Sammanfattning Fuel Cell Seminar 2009 arrangerades i Palm Springs Kalifornien den 16 19 november 2009. Årets tema var Fuel cells: The New Generation of Green Power. Det kom ca 1400 deltagare till Fuel Cell Seminar 2009, vilket är något mindre än det föregående åren. Bilindustrin arrangerade en uppskattad Ride&Drive med de flesta kända bränslecellsbilarna från Japan, Europa och USA. De senaste bilarna var där, Daimler B-klass, Honda FCX Clarity och Toyota FCHV. Även den nya bränslecellsdrivna bussen från UTC-VanHool fanns på plats. I utställningen fanns 135 montrar bland dem två svenska företag Sandvik och Morphic. Generellt kan sägas att många presentationer hade en hög tekniknivå och hög kvalité, och det fanns en hel del intressanta nyheter. Det talades fortfarande mycket om behovet av subventioner, vilket visar att det är en lång kvar till kommersialisering. Det visades dock flera exempel på användningsområden som börjar närma sig en kommersiell nivå. En del små nyheter som visar att tekniken går framåt En bränslecellsbil har nått topphastigheten 480 km/h (300 mph) Det finns mer 1000 bränslecellsdrivna gaffeltruckar Det går att köpa bränslecellsdrivna batteriladdare från minst 17 olika tillverkare Andra speciella höjdpunker och kommentarer från FCS2009, SECA-programmet för utveckling av SOFC rapporterade framsteg speciellt från Versa Power och att de har nya företag i Coal Based program. Det är Rolls Royce som flyttar huvuddelen av bränslecellsverksamheten till USA och UTC/Delphi som skall utveckla en stor SOFC i multi-mw-klass. I UTC/Delphi-teamet ingår även Topsö Fuel cells från Danmark. MCFC för biogas har fått ett betydande genomslag i USA. Fuel Cell Energy har en välfylld orderbok och kan visa upp många anläggningar som har tagits i drift. De senaste åren har det uppförts många anläggningar speciellt vid vattenreningsverk och industrier som kan producera biogas till exempel bryggerier. I Japan fortsätter det stora stationära demonstrationsprogrammet i en ny fas kallad ENE-FARM. I slutet av 2009 kommer det att finnas 7000 stationära bränsleceller installerade i Japan. Topsö Fuel Cells presenterade en produkt en 1 kwe SOFC kallad Powercore, ett komplett system som kan använda naturgas, biogas eller diesel som bränsle. Tester pågår i Japan hos IHI för att med hjälp av MCFC fånga in CO 2 och använda bränsleceller för CCS.

Summary The Fuel Cell Seminar 2009 was held in Palm Springs California on November 16 to 19, 2009. This year's theme was "Fuel cells: The New Generation of Green Power. There were approximately 1400 participants to the Fuel Cell Seminar 2009. It is slightly less than the previous years. The automotive industry organized an appreciated Ride & Drive with the latesfuel cell cars from Japan, Europe and USA. The last cars were there Daimler B-Class, Honda FCX Clarity and Toyota FCHV. Although the new fuel cell-powered buses from Van Hool, UTC was in place. In the exhibition there were 135 booths, among them two Swedish company Sandvik and Morphic. Generally speaking, many presentations had a high level of technology and high quality, there was a lot of interesting news. There is still much talked about the need for subsidies, which shows that there is a long way from commercialization. It appeared, however, several examples of applications that start closer to a commercial level. Some small news showing that the technology is moving forward, A fuel cell car has reached topspeed of 480 km / h (300 mph) There are more 1000 fuel cell-powered forklifts in operation It is possible to buy fuel cell powered battery chargers from at least 17 different manufacturers Other special highlights and comments from FCS 2009, The SECA program for development of SOFC reported especially from Versa Power and their new company in Coal-Based programs. It is the Rolls Royce of moving the bulk of the fuel cell activity to the U.S. and UTC / Delphi to develop a large SOFC in multi-mw class. UTC / Delphi team includes Topsøe Fuel cells from Denmark. MCFC for biogas has had a considerable impact in the United States. Fuel Cell Energy has a well-filled order book and can show up many sites that have been put into service. In recent years they have built many fuel cell plants especially in water treatment plants and industries which can produce biogas for example, breweries. In Japan, the large stationary demonstration program continues in a new phase known as EDU-FARM. At the end of 2009 there will be 7000 stationary fuel cells installed in Japan. Topsøe Fuel Cells introduced a product a 1 kwe SOFC called Powercore, a complete system that can use natural gas, biogas or diesel fuel. Tests underway in Japan by IHI to using MCFC capturing CO2 and using fuel cells for CCS.

Innehåll 1 Inledning 1 1.1 Sammanfattande intryck och höjdpunkter från konferensen... 1 2 Plenary Opening session 3 2.1 Sierra Nevada Brewery MCFC... 3 2.2 SECA-programmet SOFC i USA... 4 2.3 Japan... 6 3 Högtemperaturbränsleceller SOFC och MCFC 7 3.1 Fuel Cell Energy MCFC... 7 3.2 Versa Power... 8 3.3 Delphi... 9 3.4 Acumentrics... 9 3.5 Topsö Fuel Cells... 9 3.6 NexTech s materials... 10 3.7 Siemens... 11 3.8 UTC SOFC för UAV... 12 3.9 CFCL Australien... 12 4 States Incentives Panel 14 4.1 Kalifornien... 14 4.2 Ohio... 15 4.3 South Carolina... 15 4.4 Connecticut... 15 5 Lågtemperaturfastoxidbränsleceller (LT-SOFC) 16 5.1 AVL List GmbH, Österrike... 16 5.2 Lawrence Berkeley National Lab., CA... 16 5.3 Plansee SE, Austria... 16 5.4 SOFC600 project... 17 6 Reformering 18 6.1 Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme, Tyskland... 18 6.2 Ceramatec, Inc., UT... 18 6.3 Argonne National Lab., IL... 19 6.4 Protonex Technology, CO... 19 6.5 Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme, Tyskland... 20 7 PEFC bränsleceller 21 7.1 Ballard... 21 7.2 U.S. Department of Energy, DOE... 21 7.3 Honda R&D Co., Ltd., Japan... 22 7.4 Tokyo Gas Co., Ltd., Japan... 23 7.5 Argonne National Lab., IL... 23 7.6 Samsung Advanced Institute of Technology, Korea... 23 7.7 3M, St. Paul, MN... 24 7.8 The EU IPHE-GENIE Project... 24 8 Militära användningsoråden 25 8.1 CERDEC US Army... 25 8.2 DLR Tyskland... 25 8.3 N-GHY APU för stridsvagn... 25

9 Övrigt 26 9.1 Blandad information från utställning mm... 26 9.1.1 Sandvik... 26 9.1.2 Morphic... 26 9.1.3 Powercell... 27 9.1.4 Lynntech... 27 9.1.5 Siemens PEFC... 27 9.1.6 Ballard... 28 9.1.7 Idatech och leveransen till Indien... 28 9.1.8 M-Field... 28 9.1.9 Serenergy, Danmark... 29 9.1.10 GEI, Global Energy Innovations... 29 9.1.11 Battelle... 29 9.1.12 Violet SOFCsticks... 29 9.1.13 R&D Dynamics fläktar för heta gaser... 30 9.1.14 AVL Schrick.... 30 9.2 Ride and Drive... 30 10 Förkortningar som används i rapporten 31

1 Inledning Fuel Cell Seminar 2009 arrangerades i Palm Springs Kalifornien den 16 19 november 2009. Årets tema var Fuel cells: The New Generation of Green Power. Konferensens teknikdel var uppdelad i fyra parallella sessioner. Konferensen bevakades för Elforsk och Energimyndigheten av Grontmij, KTH och FMV. Rapporten beskriver i första hand teknik relaterad till stationära bränsleceller. Det kom ca 1400 deltagare till Fuel Cell Seminar 2009. Det är något mindre än det föregående åren. Bilindustrin arrangerade en uppskattad Ride&Drive med de flesta kända bränslecellsbilarna från Japan, Europa och USA. De senaste bilarna var där, Daimler B-klass, Honda FCX Clarity och Toyota FCHV. Även den nya bränslecellsdrivna bussen från UTC-VanHool fanns på plats. I utställningen fanns 135 montrar bland dem två svenska företag Sandvik och Morphic. Programmet och flera av presentationerna kan ni finna på Fuel Cell Seminars hemsida www.fuelcellseminar.com Denna rapport är sammanställd av Bengt Ridell Grontmij AB i samarbete med Erik Prisell FMV speciellt militära användningsområden, portabla bränsleceller och information från utställningen och Lars Hildebrandt KTH, speciellt lågtemperatur PEFC, LT-SOFC och reformering. 1.1 Sammanfattande intryck och höjdpunkter från konferensen Generellt kan sägas att många presentationer hade en hög tekniknivå och hög kvalité, och det fanns en hel del intressanta nyheter. Det talades fortfarande mycket om behovet av subventioner vilket visar att det är en lång kvar till kommersialisering. Det visades dock flera exempel på användningsområden som börjar närma sig en kommersiell nivå. En del små nyheter som visar att tekniken går framåt En bränslecellsbil har nått topphastigheten 480 km/h (300 mph) Det finns mer 1000 bränslecellsdrivna gaffeltruckar Det går att köpa bränslecellsdrivna batteriladdare från minst 17 olika tillverkare Andra speciella höjdpunkter och kommentarer från FCS2009, 1

De befarade nedskärningarna i USA för stöd till FoU av bränslecellsoch vätgasteknik uteblir. Den nya administrationen annonserade att de vill skära US Hydrogen program men efter en intensiv lobbyverksamhet så drogs förslaget tillbaka och nivån bibehålls under 2010. SECA-programmet för utveckling av SOFC rapporterade framsteg speciellt från Versa Power och att programmet har nya deltagande företag i Coal Based program. Det är Rolls Royce som flyttar huvuddelen av bränslecellsverksamheten till USA och UTC/Delphi som skall utveckla en stor SOFC i multi MW-klass. I UTC/Delphi teamet ingår även Topsö Fuel cells från Danmark. MCFC för biogas har fått ett betydande genomslag i USA. Fuel Cell Energy har en välfylld orderbok och kan visa upp många anläggningar som har tagits i drift. I Japan fortsätter det stora stationära demonstrationsprogrammet i en ny fas kallad ENE-FARM. I slutet av 2009 kommer det att finnas 7000 stationära bränsleceller installerade i Japan. Topsö Fuel Cells presenterade en ny produkt en 1 kwe SOFC kallad Powercore, ett komplett system som kan använda naturgas, biogas eller diesel som bränsle. En paneldiskussion beskrev olika delstatsinitiativ i USA. Det är en stor del av riktade subventionerna för bränslecellsverksamhet i USA som sker på delstatsnivå både för att attrahera nya företag och för att uppföra nya anläggningar speciellt de som använder förnybara bränslen. I vissa fall kan stöden vara betydande. För att uppföra en stationär bränslecell i Kalifornien som drivs med biogas så är investeringsstödet från delstaten tillsammans med det federala initiativet totalt 7500 USD/kWe. Det är större delen av investeringskostnaden. Subventionerna i USA för stationära bränsleceller speciellt de som använder biogas är betydande vilket har medfört att det de senaste åren har uppförts många anläggningar speciellt vid vattenreningsverk och industrier som kan producera biogas till exempel bryggerier. Tester pågår i Japan hos IHI för att med hjälp av MCFC fånga in CO 2 och använda bränsleceller för CCS. Den stora ordern till Indien på 10000 bränsleceller från Idatech/Ballard är försenad och omförhandlad. Leveranserna skall börja 2010/Q1. Siemens Power, tidigare Siemens-Westinghouse finns fortfarande kvar i SECA programmet men deras presentation innehöll inget nytt. 2

2 Plenary Opening session Mike Hicks från Idatech höll där han förklarade att den nya administrationen i USA har sagts vara positiv till miljön och vill förhindra klimatförändringarna men i praktiken har visat mycket litet intresse för nya ren energiteknik. Under våren 2009 bedrevs ett stort informations och lobbying program för att bevara stödet till forskningen inom bränslecells och vätgasområdet. Detta lyckades och både US Hydrogen program och SECA programmet för högtemperaturbränsleceller kommer att vara på samma nivå även under 2010. detta gäller också för de andra ledande länderna inom området Japan, Korea, Tyskland och Kanada. Nu kommer även Kina och Indien med kraftfulla projekt och forskning. Det är viktigt att stödet bibehålls nu eftersom industrin trots finanskrisen kraftigt har ökat antalet leveranser av bränsleceller och nu börjar uppfylla sina tidigare löften om prestanda och priser för bränsleceller. För mer info se, www.hydrogen.energy.gov www.seca.doe.gov 2.1 Sierra Nevada Brewery MCFC Sierra Nevada bryggeriet startades 1980. Det ligger i norra Kalifornien och har expanderat kraftigt de senaste åren. Sierra Nevada exporterar till och med öl till Sverige och finns på Systembolaget. Bryggeriet har installerat flera anläggningar för ren energi, biogas och solceller. De har installerat en MCFC anläggning på 1,2 MW, 4x300 kwe. Anläggningen är levererad av Fuel Cell Energy. Den körs som en kraftvärmeanläggning och förser bryggeriet med el, processånga och varmvatten. Bränslecellerna drivs i första hand med biogas som framställs av avfall från bryggeriprocessen. Biogasen framställs genom en anaerobisk rötningsprocess 3

och renas i en vattenscrubber. Det finns även naturgas vid bryggeriet som kan användas när biogasen inte räcker till. Bränslecellerna har fungerat bra. De körs med kontinuerlig last så mycket som möjligt på grund av bränslecellernas svårigheter till lastföljning. Sierra Nevada räknar med att anläggningen har en återbetalningstid på 5-6 år. 2.2 SECA-programmet SOFC i USA SECA-programmet presenterades av Wayne Surdoval från US/DOE. Programmet är avsett för utveckling av SOFC. Det initierades 1999 och då var huvudsyftet att kunna utveckla effektiva SOFC system i storleksordningen 3 10 kwe till en kostnad av högst 400 USD/kWe. SECA programmet har numera tre huvudprogram: Cost Reduction Program, som stödjer sex utvalda industrigrupper som skall ta fram en SOFC enhet i storleksordningen 3 10 kwe som vid en serieproduktion inte får kosta mer än 400 USD/kWe år 2010. Core Technology Program är inriktat på forskning kring SOFC med fokus på att stödja industriteamens mål. Coal Based Program med syftet att utveckla en mycket stor bränslecell ursprungligen 100 MWe som skall användas som en del av ett högeffektivt kolkraftverk. En viktig milstolpe är satt till 2012 då skall en anläggning på i MW-klass tas i drift. Nästa steg är en 5 MWe modul som skall vara färdig år 2015. Tidsplanen för SECA-programmets olika delar 4

$70 $60 $50 $40 $30 $20 $10 $0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Request Appropriation De nya teamen i SECA Coal Based Programme är Rolls Royce och UTC-Delphi. Rolls Royce flyttar huvuddelen av sin bränslecellsverksamhet till Ohio i USA och kommer i samband med det att deltaga i SECA programmet. Det skall också nämnas att Topsö Fuel Cells från Danmark är med som materialexperter i UTC teamet. SECA-programmet har korrigerat sina kostnadsmål något till, Stackkostnad 175 USD/kWe Kapitalkostnad för en komplett anläggning 700 USD/kWe 5

2.3 Japan Det japanska programmet presenterades av METI, Ministry of Economy Trade and Industry, som finansierar de statliga forskningsprogrammen. I Japan fortsätter det stora programmet för stationära bränsleceller. Det har övergått i ett nytt förkommersiellt program kallad ENE-FARM. Det är små kraftvärmeanläggningar med effekten 1 kwe. När programmet startade år 2004 kostade varje anläggning 8 MYEN i storleksordningen 500000 SEK idag har priset sjunkit till 3 MYEN ca 200000 SEK. Kunden får fortfarande ett investeringsbidrag från programmet på ca halva beloppet. Målpriset år 2015 är 0,5 MYEN. I slutet av 2009 kommer det att finans 7000 stationära bränslecellsanläggningar installerade i Japan. Det är fyra stora tillverkare av PEFC som dominerar ENEOS Celltech, Toshiba, Ebara-Ballard och Panasonic även Toyota Motor har tidigare levererat en del anläggningar. Anläggningarna använder naturgas, ren vätgas eller fotogen som bränsle. Fotogen är ett vanligt bränsle i Japan i områden som inte har tillgång till naturgas. Även SOFC kommer att installeras inom ENE-FARM programmet. Det är i första hand Kyocera från Japan och CFCL från Australien som kommer att leverera de anläggningarna. Projektet har nu en egen websida www.ene-farm.info På transportsidan visades i första hand de två nya flaggskeppen från Japan Honda Clarity och Toyota FCHV. De har båda möjlighet att använda 700 bar vätgas som bränsle, prestanda och komfort är som en normal bensinbil av bättre klass. Honda Clarity och Toyota FCHV kunde ses och provköras i konferensens Ride & Drive. Inom det japanska programmet för bränslecellsfordon och vätgasinfrastruktur byggs nu flera tankställen speciellt inom Tokyo-området. För mer detaljerad information se programmets hemsida. www.fccj.jp/index_e.html 6

3 Högtemperaturbränsleceller SOFC och MCFC Både MCFC och SOFC uppmärksammandes stort under konferensen för MCFC var det mest de framgångsrika demonstrationsanläggningarna och speciellt då de som använder biogas som bränsle. Försäljningen av MCFC från Fuel Cell Energy har ökat kraftigt. Det beror på flera faktorer. De fungerar bra och det finns stora möjligheter att få investeringsbidrag eftersom de kan använda biobränsle. De amerikanska tillverkarna som finns med i SECA programmet och de viktigaste internationella tillverkarna av SOFC presenterades. Det verkar som om utvecklingen av SOFC går framåt men det är en bra bit kvar innan det går att se en större försäljningsvolym. Tillverkarna i USA får under tiden stöd från SECA programmet övriga från EU projekt eller nationella program för att kunna utveckla tillförlitliga produkter. De tidigare kraven på att snabbt få ut demonstrationsanläggningar är nu mer målinriktat på färdiga produkter och de uppskruvade löftena om en snabb kommersialisering har lugnat sig. Tyvärr så nämndes också att ECN i Nederländerna har upphört med sin utveckling av SOFC-tekniken. 3.1 Fuel Cell Energy MCFC Sanra Barbara Wastewater plant Los Angeles Wastewater plant Fuel Cell Energy, FCE får inte något direkt finansieringsstöd från DOE för FoU och demonstrationsprojekt. Men de får ett stort och viktigt stöd i och med att deras kunder i USA kan få stora subventioner om de installerar stationära bränslecellssystem. Investeringsstödet kan till exempel vara upp till 7500 USD/kWe i Kalifornien om biogas används som bränsle. 7

Fuel Cell Energy har totalt levererat 95 MWe MCFC bränsleceller. Dera årliga tillverknigskapacitet är 50MWe, orderstocken är betydande så det är jusst nu minst ettår leveranstid. En stor del installationerna finns i Korea. Det är FCE samarbete med POSCO ett av världens största företag inom stålindustrin som har lett till detta. Många installationer totalt 15 MWe finns i Kalifornien. Med investeringsstödet så är i vissa delar av USA dessa anläggningar kommersiella redan idag. En del anläggningar har varit i drift mer än 50000 timmar. Förutom kommunala vattenreningsanläggningar och bryggerier så används flera MCFC som kraftvärmeanläggningar i större hotell och sjukhus. 3.2 Versa Power Versa Power fick relativt stor uppmärksamhet under konferensen mycket beroende på deras framgångar i SECA programmet. Versa power 3 stackar på 20 kwe vardera Versa Power stackar är plana med anodsupport. De har interconnect av ferritiskt stål tillverkade från tunnplåt. Tätningar är ett kompressiblet keramiskt material. Stacken arbetar vid 750ºC med cellspänningen 0,82 V/cell. I Seca Coal Based program skall Versa Power utveckla en 5 MWe stack. De kommer att göra det med 20 kwe stackar som byggstenar. Dessa sammanförs i torn på 100 kwe. Idag använder Versa Power en cell med måtten 25x25 cm men de utvecklar också en större cell 33x33 cm. 8

3.3 Delphi Delphi är med i SECA programmet där de tar fram de en SOFC anläggning som främst är avsedd att användas som APU i stora lastbilar. Delphi är nu också med tillsammans med UTC i SECA Coal Based program för att utveckla en större multi-mw SOFC stack som skall användas i ett kraftverk baserat på kolförgasning. Delphi har två tillverkningsanläggningar. I Fenton, Michigan utvecklas plana SOFC celler. I Rochester, New York utvecklas stackar och system. Delphi har nyligen testat en stack på 1,53 kwe med cellspäningen 0,85 V/cell. Den förväntade livslängden för APU är 30000 timmar och för de större stationära systemen 80000 timmar. APUn har en cykeltid från kall till kall på 10 timmar. Uppstartstiden från kall till drift är 2 timmar. APU platformen är en 3 kwe anläggning som skall kunna använda diesel som bränsle. Den använder Deplhis Gen3cell och har en dieselreformer. SOFCn varmhålles när lastbilen är i drift. Den testas nu i en större lastbil. Testen skall vara ett år innehålla 200 termiska cykler samt även speciella vibrationstester. 3.4 Acumentrics Acumentrics visade som vanligt upp fina testresultat i sin presentation. Bland annat hur de har kunnat cykla en bränslecell 200 gånger under 3 timmar utan någon synbar inverkan på stackens prestanda. Det är väldigt förvånande jämfört med erfarenheterna från GlashusEtt i Hammarby Sjöstad där stacken inte tålde så mycket lastvariationer. Acumentrics har utvecklat en ny produkt en 1 kwe SOFC Bränslecell som skall kunna användas för mikro-kraftvärme i bostäder. Den startar från kall till full last på 29 min. Anläggningen skall kunna monteras på en vägg. Den kommer till att börja med att användas i Italien. 3.5 Topsö Fuel Cells Topsö Fuel Cells presenterade sin senaste utveckling av SOFC stackar. De arbetar idag med plana SOFC anodsupport. Dessa stackar har en driftstemperatur på 800ºC - 850ºC. Topsö utvecklar i samarbete med forskningsinstitutet Risö en SOFC cell med metallisk support. Den cellen kommer att ha en arbetstemperatur kring 650ºC. Topsö Fuel Cells samarbetar med Wärtsilä i Finland för att utveckla större SOFC anläggningar upp till 250 kwe. Idag har de flera testanläggningar på 20 kwe och 50 kwe. Dessa anläggningar använder naturgas, metanol eller biogas landfillgas som bränsle. Wärtsilä har installerat en 20 kwe anläggning med en stack från Topsö ombord ett fartyg 9

För i första hand det danska mikro-kraftvärmeprojektet där 100 anläggningar skall placeras i småhus i Danmark har Topsö Fuel Cells tagit fram en 1,4 kwe anläggning en så kallad PowerCore. PowerCore innehåller förutom stacken all kringutrustning som är varmare än 300ºC. Det är reformer, katalytisk brännare och värmeväxlare. PowerCore stacken har testas med bra resultat i 800 timmar. Topsö utvecklar nu en större PowerCore 3 kwe avsedd att användas som APU i lastbilar. Den kommer att kunna använda diesel som bränsle. Topsö är med i det nya SECA teamet som leds av UTC och har i samarbete med UTRC, UTCs forskningscenter, United technology research Center, utvecklat en lättvikts SOFC stack med effekten 2,3 kw. Anläggningen väger 8,8 kg med volymen 6,1 liter, då är allisolering och kompressionssystem inräknade. Anläggning är testad i 1000 timmar med 12 termiska cykler. Topsö kommer att leverera en 10 kwe stack till UTC i början av 2010. Topsö prioritera låg degradering och korta starttider. Idag kan en stack på 550 We nå full effekt från kall på 32 min. 3.6 NexTech s materials NexTech utvecklar och tillverkar SOFC celler och stackar både plana och tubulära celler. Presentationen handlade mest om deras nya större plana celler. NexTech är inte så känt det kan bero på att de mest arbetar med militära applikationer, deras standardcell har en yta på 470 cm 2 och nu tar de fram en större cell med ytan 1200 cm 2 vilket skall vara världens största plana SOFC cell, se bilden ovan. Med denna större cell avser de att bygga stackar i storleksordningen 50 kwe. NextTech arbetar med flera olika sorters stackmaterial förutom YSZ även Ceria barriärer och ScSZ material. NextTechs anläggningar skall klara av att använda militära bränslen med stort svavelinnehåll typ JP-8. De har testat stackar i 500 timmar med bränsle som har 200 ppm H 2 S. Det är Ceria barriären som tar hand om svavlet. 10

Svavlet kan ställa till med problem inte bara i cellen utan även i reformern och interconnect. Det är viktigt att tätningarna är bra eftersom svavel på katodsidan är ett stort problem. NexTech är numera engagerade i SECA Coal Based program i arbetet med att ta fram en 5 MWe SOFC stack så det kommer förmodligen att publiceras mer från deras utvecklingsarbete. NexTech har en bra hemsida där finns också exempel på presentationer med en hel del försöksdata. www.nextechmaterials.com 3.7 Siemens Siemens redovisade pliktskyldigt sitt SOFC program det var dock inga nyheter alls och inget speciellt om framtiden. Både Siemens och DOE var mycket förtegna om Siemens framtid inom SOFC området. Siemens, tidigare Siemens-Westinghouse, presenterade sin gamla cylindriska tub diameter 22 mm och längd 1500 mm som sin work-horse. Detta är en teknik som Westinghouse har använt i mer än 15 år! De nämnde inte alls något om försöken med de så kallade HPD modellerna, de platta tuberna. I stället presenterades Delta-8 cellen som enligt Siemens skall vara deras framtid. En stack med 6st Delta8 celler på totalt 3,2 kwe väger ca 20kg. Siemens har gjort en test med en 14 kwe stack i 1000 timmar med bra resultat. Delta8- cellen arbetar vid 975 C. Den höga temperaturen vara en orsak till de höga kostnaderna för anläggningarna. Siemens har testa en stack på 10 kwe under 5300 timmar som har godkänts av SECA-programmet. Siemens Delta8 SOFC cell Detta är denna design som ligger till grund för Siemens medverkan i SECA Coal Based program. 11

3.8 UTC SOFC för UAV UTC har utvecklar ett SOFC system för användning som motor i ett obemannat flygplan så kallad UAV. Stacken har effekten 1,5 kwe och den använder svavelfri JP-8 som bränsle. Stacken levererades av Topsö Fuel Cells. En motsvarande stack på 2 kwe väger 9 kg. Systemet har en CPOx reformer. Ett dieselsystem har högre kraftdensitet men efter 30 timmars drift gör den högre verkningsgraden att bränslecellen tillsammans med bränslet är lättare. Det är viktigt att systemet är kompakt och lätt. Livstid och degradering har inte så stor betydelse för denna typ av användning. En stacklivslängd på 2000 timmar är tillräckligt. Systemet kommer att testas i ett flygplan i början av 2010. 3.9 CFCL Australien CFCL från Australien utvecklar plana SOFC. De startade sin verksamhet 1992 och från början försökte de utveckla större helkeramiska SOFC. De lyckades inte så bra och tänkte om. Idag har företaget 90 anställda och fokuserar utvecklingsarbetet på små kraftvärmeanläggningar med hög elverkningsgrad. Elproduktionen har prioritet och värmeuttaget är en bonus om värme behövs kompletteras anläggningen med en gasbrännare. Den senaste modellen kalls BlueGen effekt 2kWe uppmätt elverkningsgrad från naturgas till växelström på 60 %. 12

BlueGEn har samma storlek som en diskmaskin Den äldre modellen Gennex har verkningsgraden 50 % och en förväntad livslängd på 80000 timmar med ett stackbyte vart femte år. CFCL har optimerat alla delar i anläggningen för att öka verkningsgraden speciellt genom att minska parasitiska laster, Fläktarna är små vilket gör att starttiden är ca 24 timmar men det anses inte vara något problem eftersom anläggningen inte skall stoppas mer än någon enstaka gång per år. CFCL har nyligen invigt en tillverkningsanläggning i Heinsberg i Düsseldorfområdet i Tyskland. Anläggningen har en initial kapacitet på 10000 enhet per år men kan byggas ut till 160000 enheter per år. 13

4 States Incentives Panel I en session hölls en paneldiskussion där fyra olika delstater i USA presenterade och diskuterade sina stödprogram för bränslecellsteknik. Delstatsprogrammen varierar en hel del beroende på de lokala förutsättningarna och de är helt oberoende av de federala initiativen. Det finns ett viktigt federalt stöd ett tax reduction program 300 USD/kWe som investeringsstöd för stationära bränsleceller. Ett finurligt system eftersom det är bara företag som betalar skatt i USA om kan utnyttja det stödet. Ett annat federalt stöd är ett statligt inköpsprogram av bränsleceller och annan ny miljövänlig energiteknik. I panelen fanns representanter från Kalifornien, Ohio, South Carolina och Connecticut. I flera delstater kan naturgas räknas som en förnybar energiform. Det beror på att naturgasen släpper ut väsentligt mindre CO 2 jämfört med konventionell kolkraft som är vanlig i stora delar av USA. Det var en intressant och givande paneldiskussion speciellt att det finns så många helt olika drivkrafter för att stödja bränslecellsteknik i olika delar av USA också det faktum att delstaterna agerar ofta helt självständigt och oberoende av det federala USA. Det finns många tips att ta lärdom av i Europa. 4.1 Kalifornien I Kalifornien finns flera olika problem med energitillförseln där bränsleceller kan komma till nytta. Toppbelastning, det finns ett effektproblem i Kalifornien, speciellt när det används mycket luftkonditionering. Lokal elproduktion är därför bra och flera energislag förutom bränsleceller kan få stöd såsom geotermi, vågkraft och vindkraft. Lokal miljöproblem, i vissa delar av Kalifornien finns det lokala problem med luftkvalitén. Då är det en fördel att använda rena energitekniker. Bränsleceller kan på ett effektivt sätt använd rötgas från kommunala vattenreningsanläggningar Även reducering av växthusgaser diskuteras i Kalifornien och får allt mer fokus men det är då viktigt för dem att det även tas federala initiativ. Investeringsstödet för stationära bränsleceller i Kalifornien är idag Om förnybart bränsle används, oftast biogas 4500 USD/kWe Om naturgas används som bränsle 2500 USD/kWe Till detta kommer de federala stöden. 14

4.2 Ohio I Ohio finns flera betydande stödprogram för bränsleceller, de är mest inriktade på FoU och demonstrationsprojekt. Ohio är en delstat med många industrier. Det är viktigt att de får stöd när det behövs och att arbetstillfällena stannar i Ohio. Ett uppmärksammat initiativ är Rolls Royce flytt från Storbritannien till Ohio. 4.3 South Carolina I South Carolina dominerar jordbruket så det finns inga stora drivkrafter för att satsa på bränsleceller. Det finns dock ett national lab USC, University of South Carolina där forskning kring vätgas som energibärare är prioriterat. 2006 så startades ett program Industry Partnership Act där det finns stöd till lokala industrier för att utveckla tidiga användningsområden. I South Carolina är den största drivkraften att få en positiv ekonomisk utveckling i delstaten. Det behövs en grogrund för nya industrier. Miljaspekterna har inte så stor prioritet. En del företag inom bränslecellsbranschen har nyligen startat dotterbolag till exempel True-Light, Dantherm och Nuvera. 4.4 Connecticut Connecticut kallar sig The Fuel Cell State med rätta. Det finns flera större ledande bränslecellsföretag i Connecticut till exempel Fuel Cell Energy och UTC. Förutom investeringsstöd till industrin så finns investeringsstöd för demonstrationsanläggningar. Det gäller i första hand de som använder förnybara bränslen. Syftet med stödet är att dessa anläggningar skall kunna vara konkurrenskraftiga gentemot konventionell teknik. Kraftvärmeanläggningar har prioritet. Under åren 2001 2009 har bränslecellsprojekt på totalt 10,1 MWe fått 60 MUSD i stöd i Connecticut. Det finns nu 15 projektansökningar som är under utvärdering. 15

5 Lågtemperaturfastoxidbränsleceller (LT-SOFC) Det presenterades flera projekt och resultat från FoU av SOFC bränsleceller med lägre temperaturer ca 500 C 700 C 5.1 AVL List GmbH, Österrike AVL i Österrike utvecklar ett 3 kw SOFC APU system med diesel reformering för lastbilar Systemet har en metal-supported SOFC (MSC) stack från Topsoe FC (TOFC), Danmark. Volymen av prototypen var 80 liter, vikten 70 kg och den elektriska verkningsgraden 38%. Ett nytt system ska vara färdigutvecklat år 2011. Målen är en livslängd på 12000 timmar vid normal drift och, 36000 timmar varmhållen över 100 C, 300 termiska cykler med kallstart och 3000 med T > 100 C, 30 min starttid, effekten 3 kwe och en svaveltolerans av 15 ppm. Bränslet kommer att vara diesel. Diesel reformeras autotermisk (ATR) med ~82% verkningsgrad. 5.2 Lawrence Berkeley National Lab., CA Lawrence Berkeley National Lab utvecklar metal-supported SOFC celler. Nickel (18 USD/kg) och YSZ (100 USD/kg) är dyra material så de vill minska tjockleken av nickel-ysz-anoden utan att förlora den mekaniska stabiliteten. En möjlighet är att lägga ett tunt anodskikt på en support av rostfritt stål (t.ex. 430SS, 2 USD/kg). De här cellerna visar bra egenskapar under snabba termiska och djupa redox cykler. Men hållbarheten var hittills begränsad på anodsidan på grund av diffusion av nickel och kromjoner. Nya blandningar testades för att reducera degraderingen. De bästa resultaten visade en nickel-ceo 2 -YSZ anodskikt på Fe-Cr stål som arbetar mellan 650 C och 700 C. 5.3 Plansee SE, Austria Plansee i Österrike utvecklar och tillverkar en metal-supported SOFC (MSC) för APU system. Fördelar av MSC är den högre mekaniska och termiska stabiliteten och en längre hållbarhet på grund av en lägre arbetstemperatur. Två produktionskoncept beskrevs. Först är det en vanlig plasmaspraymetod i samarbete med Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), SulzerMetco och ElringKlinger. Det andra utvecklas tillsammans med FZJ Jülich en ny sintermetod för tunna skiktar för att förbättra effekten och hållbarheten. Plansees stål ITM Fe-26Cr-(Mo, Ti Y 2 O 3 ) visade den bästa långtidsstabiliteten i en cell med en YSZ/Ni anod, YSZ/SSZ elektrolyt, CGO skyddsskikt och LSCF katod. Men hållbarheten blir fortfarande begränsad av Fe, Ni och Cr diffusion när anoden och de metalliska substraten har kontakt 16

med varandra. Därför planerar Plansee ett nytt projekt för att undersöka möjligheten att införa ett keramisk skyddsskikt mellan anoden och metallsubstraten. 5.4 SOFC600 project Projektet SOFC600 är EU finansierad och har 21 partner i Nederländerna, Frankrike, Tyskland, Schweiz, Danmark, Storbritannien, Kina, Ryssland, Kanada, Ukraina och Vitryssland som började i mars 2006. Projektledare är den Energy Research Center of the Netherlands (ECN). Målet var att utveckla av en SOFC cell som arbetar vid 600 C med olika bränslen. De komponenter och ämnen som prioriterades var: anoden, katoden, elektrolyten, integration av komponenterna, interconnectmaterial och beläggningar, stack tätning och elektrokemiska mätningar. ARS borde vara mindre än 0,5 Ωcm 2, degraderingen mindre än 1,5 mωcm 2 /1000 h, potentialen av 0.85 V vid 0.5 A/cm 2 och en bra stabilitet mot svavel (5 ppm S), kol och redoxcyclar (> 100). Två ASC celler ( anode supported cell ) utvecklades med olika fokus. Ett effektoptimerat med Ni baserad anod, SZ elektrolyt och Sr innehålland katod och ett stabilitetsoptimerat system med titananod, SZ elektrolyt och nickelkatod. 17

6 Reformering 6.1 Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme, Tyskland Ett mobilt bränslecellsystem med fullautomatisk etanolreformering (250 W el ) utvecklades bestående av en lågtemperatur PEM bränslecell, ett reformeringssystem med gasreningsenhet och en förbränningsenhet efter cellen. Demonstrationssystemet består av fem moduler (reformer, bränslecell, två tankar, elektroniken) och har en volym av 195 L och en vikt av 30 kg (med tank). Både volymen och vikten ska förminskas. Reformeringsprocessen (ATR) ske vid 730 C utan sotproduktion. O/C ligger vid 0,9 och S/C 2,5. CO halten efter reformeringen är ~10 ppmv och uppfyller kravet på renhet för PEFC bränslecellen. PE membranen levereras från Schunk Kohlenstofftechnik GmbH. 6.2 Ceramatec, Inc., UT Ceramatec utvecklar ett 60 kw reformeringssystem för NATO F76 diesel och Navy Logistic Fuel JP-5 för att installeras ombord fartyg. Projektet stöds av US Navy. I stället för ett POx reformering byggdes ett cold plasma glidarc system som har en högre effektivitet eftersom man inte behöver syrgas i reformeringsprocessen. Kärnan är en elektrisk båge som har en temperatur av 3000 K på toppen. Efter reformeringen har bränslen en svavelhalt av < 0,3 vikt% och en vätgashalt av ~13 vikt%. 18

6.3 Argonne National Lab., IL Argonne presenterade en metod för att producera väte från biobränslen genom trycksatt ångreformering (10 20 bar). Efter reformeringen kan gasen komprimeras vidare till 340 680 bar så att vätet kan användas i bränslecellsbilar. Fördelen med den här metoden är att energin som man behöver för att komprimera gasen är mindre än om man får vätet från en flytande källa. Dessutom kan man använda pressure-swing adsorption (SR- PSA) eller en Pd-membran (SR-M) för att rena vätgasen. Argonne undersökte båda metoderna. 1.) En etanol-vatten blandning förångas och leds till reformern och WGS reaktorn (water-gas shift). Därefter kyler gasen ner till 40 C, överförs till PSA och komprimeras till 425 bar 70 80 % vätgas återfinns efter PSA. Avgaserna som innehåll bl. a. CO och metan förbränns och producerar därmed värmet som krävs för reformeringen. 2.) En etanol-vatten blandning förångas och ledas till reformern på samma sätt som i första fallet. Membranen i reformern separerar en del av vätet. Vätgasen kyls och komprimeras. Restgasen som innehåller restväte, koloxider, kolväte och ånga expanderar först i en turbin och förbränns efteråt. Värmet används för reformeringen, turbinkraften stöder komprimeringsprocessen av vätgasen. Jämförelsen visade att membran-turbin-kompressor systemet (SR-M) kan nå högre effekter särskilt under höga temperaturer och tryck. Kostnaderna för membranen kommer att bestämma den kommersiella framgången av SR-M processen. 6.4 Protonex Technology, CO Mobila och bränsleflexibla SOFC system för främst militära användning utvecklas av Protonex. De har 2-3 gånger längre löptid än batterier med samma vikt. Tänkbara bränslen är bl. a. propan och butanol eller diesel och fotogen med låg svavelhalt. Flytande bränsle föredras på grund av säkerheten (ingen högtrycktank), den högre energidensiteten och den enklare logistiken. CPOX används som reformering eftersom volymen är mindre än SR eller ATR även om kontrollen av CPOX processen (temperatur, sotuppkomst osv.) är kritisk. En 100 We prototyp byggs som hybridsystem med batteri och SOFC. Batteriet möjliggör en snabb start (bränslecellen övertar efter ca 60 min) och når tidigt högre effekter. SOFC generatorn väger 7 kg och har en volym av 16 L. Tanken är fortfarande extern och fäst utanpå bränslecellen. 2 L fotogen behövs för ett dygns elproduktion (12 V). För tillfället utvecklar Protonex Technology en 500 W SOFC generator som kan arbeta också i tandem för 1 kw tillämplingar. 19

6.5 Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme, Tyskland I samarbete med Griesser Engineering, Schweiz utvecklas en reformer för oxidative steam reforming och CPOX av flytande bränsle för mobila tillämplingar. Principen för reformeringsprocessen är att bränslet förångas på grund av strålaningsvärme från den heta metallkatalysatorn i stället för en direkt kontakt av vätskan med en het vägg. Ångan från bränslet blandar sig med luft och fukt och oxideras partiellt på CPOX katalysatorn. Olika O/C förhållande testades med diesel och fotogen som bränsle. Mellan 1,1 och 1,6 O/C observerades aldrig sot eller kol. 20

7 PEFC bränsleceller 7.1 Ballard Guy McAree från Ballard, som idag 335 anställda, redogjorde för de samarbetspartner som företaget har: Plug Power, Idatech, Dantherm, Motorola, Daimler, Ford med flera. Inriktningen är mot stationära tillämpningar för Back up system (4000h livslängd) och för Distributed Power Generation (10000 h livslängd) samt mobila tillämpningar som Truckar (10000h livslängd) samt Bussar och Heavy Duty (6000h livslängd). PEFC-truckar anses ha följande fördelar över konventionell batteridrift: - konstant effekt över hela skiftet - vätgastankning tar ca 3 min, batteribyte ca 15 min - inget batterirum nödvändigt - dagens batterier klarar max 6h i tung drift - 2 à 3 batterier per truck är nödvändigt vid dygnet runt drift - ingen hantering av bly eller syra Ballard arbetar även med utbytesenheter till befintliga batteritruckar. De förefaller konkurrera tekniskt framgångsrikt vid stora lagercentraler med hundratals truckar. Ekonomiskt är det svårare att genomskåda. Bränsleförsörjningens ekonomi är starkt beroende av de lokala förutsättningarna. Ballard kommer att leverera 20 FC-bussar till Vancouver inför de olympiska vinterspelen 2010. Bränslecellsanläggningar i form av olika Gensets ska levereras till elbolag i USA för att bemästra toppbehoven under sommartid. 7.2 U.S. Department of Energy, DOE Den Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy stödjer aktiviteter inom bränslecellområdet för stationära, bärbara och transport tillämplingar. Programmet är fokuserat på PEFC men andra typer av bränsleceller kan förekomma. Lägre kostnader, bättre prestanda och livslängd prioriteras. Flera projekt presenterades: Ett demonstrationsprojekt med HT-PEM bränsleceller för mikro-chp i bostäder har blivit finansierat. Projektet genomförs i samarbete mellan BASF, EU och Plug Power. Ett annat projekt med UTC Power är systemutveckling av PEFC anläggningar. Antalet komponenter minskas och systemet skall förenklas. Kostnaderna kunde reduceras med 30% och effekt- 21

densiteten blev tre gånger högre än för andra kommersiella 1-5 kw system. Flera projekt med SOFC system för stationära tillämplingar (1-5 kw) genomförs av Acumentrics, NanoDynamics Energy, Materials & System Research och Bloom Energy. Målen med projekten är utveckling av en mikro-chp 1 kw SOFC bostadsenhet (Acumentrics), co-produktion av el och vätgas (M&S Research and Bloom Energy) och användning av biogas som bränsle med intern reformering. (NanoDynamics Energy). MTI och PolyFuel utvecklar bärbara DMFC system med bättre prestanda och hållbarhet. En MEA från MTI visade 5% degradering per 1000 timmar under 6000 timmar. PolyFuel demonstrerade en single cell power density av 60 mw/cm 2 vid 50 C med passive water recovery. Tillsammans med Delphi förbättrades hållbarheten för SOFC APU system med diesel som bränsle. Vibrationstester som simulerade 100000 miles on-road visade bara 0.01 V (1.54%) och 9 W (2.85%) degradering av en 5-cell stack. Ett annat SOFC APU projekt med Cummins Power Generation och Protonex demonstrerade en stabil funktion med ultra-low sulfur diesel. Mer information om DOEs aktiviteter inom US Hydrogen programme finns på nätet: http://www.hydrogen.energy.gov/annual_review09_fuelcells.html#distrib uted 7.3 Honda R&D Co., Ltd., Japan Honda presenterade den nya bränslecellsbilen Honda FCX Clarity och dess uppbyggnad. Avsevärda framsteg har gjorts sedan föregående generation. En ovanlig öppenhet om stackens uppbyggnad och detaljutförande visades. Särskilt anmärkningsvärt eftersom bilföretag oftast vill tala i mycket generella termer om FC bilteknik. PEFC bränslecellen är placerad mittkonsolen mellan förarsätena den använder trycksatt vätgas som bränsle. Den senaste versionen kan använda 770 bar vätgas. Hybridsystemet innehåller litiumjonbatterier. Bränslecellens effekt är 100 kw, volymen 52 liter och vikten 67 kg. Den nya designen av stacken innehåller ett vågmönster av gaskanaler genom separatorer som ökar ytan och gasfördelningen, förlänger kanalerna och förbättra diffusionen. Dessutom rinner vatten alltid nedåt och utnyttjar därmed gravitationen. Dräneringen förenklas och kanalernas djuphet kan reduceras med 17%. 22

7.4 Tokyo Gas Co., Ltd., Japan Tokyo Gas presenterade en 1 kw PEFC bränslecell för användning som kraftvärmeanläggning den genererar både el och varmvatten. Den typ av bränsleceller som ingår i det stora programmet för stationära bränsleceller i Japan. De första modellerna installerades i mars 2005 och i september fanns det mer än 5000 anläggningar i Japan En ny vidarutvecklad modell introducerades i maj 2009. Hållbarheten är förbättrad till 40000 timmar och 4000 termiska cykler (förra modellen 13000 timmar och 1000 cykler). Kostnaderna har som tidigare nämnts minskat kraftig även volymen och systemet har blivit enklare att använda för kunderna. Prognosen är att fler än 1000 enheter per år kommer att säljas fram till och med 2011 och fler än 10000 per år från och med 2012. En egenhet på den japanska marknaden är att bränslecellen och vattentanken måste installeras utomhus. 7.5 Argonne National Lab., IL Argonne NL redogjorde för erfarenheterna av start- och stoppförhållanden för PEFC-stackar. Kraven som är ställde och uppfyllda är att start skall kunna ske utan yttre hjälp till 50 % last från - 20 C inom 30s. Det har visat sig att start från 30 C kräver dubbelt så mycket energi som start från 10 C. Den viktigaste parametern är begynnelsevattenhalten λ. Det finns två kritiska värden λ 1 och λ h som beror på stackens temperatur före start, cellpotentialen, membranens tjocklek, katalysatorhalten och värmekapaciteten. λ 1 beskriver vattenhalten där isbildning börjar medan temperaturen stiger över 0 C under startprocessen. Om vattenhalten är högre an λ h blir självstarten omöjligt. Argonne simulerade olika omständigheter och visade λ 1 och λ h värden för olika startparameter. Startup-tiden och energiförbrukning analyserades för att optimera startparametrar utan att torka ut membranen. 7.6 Samsung Advanced Institute of Technology, Korea Samsung utvecklar två produkter med DMFC teknologi, direkt metanol bränsleceller. En 2 We passiv DMFC avsedd för laddning av mobiltelefoner och en 12-20 We DMFC för bärbara datorer. Ingen av produkterna har ännu släppts på den öppna marknaden främst på grund av det höga priset. Nu utvecklar Samsung även ett nytt bärbart 25 W DMFC system som ska leverera energi till soldater eftersom prisnivån för militäriska produkter ligger högre. Målet är 1000 USD per enhet, jämfört med primära och sekundära batterier spara DMFC systemet 66%, resp. 75% i vikt. Volymen är 2,52 liter och utan bränsle väger en enhet 1,87 kg. En patron metanol innehåller 280 Wh (max.). Om Samsung lyckas med att minska tillverkningskostnaderna så har de planer på att utveckla några andra DMFC produkter som APU. 23

7.7 3M, St. Paul, MN 3M producerar protonledande polymerer för PEFC bränsleceller. Det största problemet med nuvarande polymermaterialen är behovet av vatten för uppfuktning som komplicerar driften och reducerar temperaturspannet. Därför utvecklar 3M fram nya polymerer som leder protoner även vid höga temperaturer och med torr gas. Dessutom ska polymererna vara kemiskt och mekaniskt stabila och ha lång hållbarhet. Polymeren som ska fungera under de här förhållandena är en ny perfluorinerad och delvis ionisk PFSA (perfluoro sulfonic acid polymer) med korta sidkedjor och utan CF 3 -gruppor. En livslängd av 14000 timmar vid 80 C har uppnåtts men högre temperaturer är ett stort problem för tillfället. I kokande vatten löses polymeren upp och ändringar på sidkedjorna är nödvändig. 7.8 The EU IPHE-GENIE Project Projektet IPHE-GENIE började i december 2006 som ett projekt inom EU FP6 partners från Kina, Ryssland, Tyskland, Frankrike och Nederländerna. Målet är att at fram en PEFC som kan användas vid temperaturer mellan -20 C och 120 C med fuktighet mindre än 50% och producera minst 0,8 A/cm 2 vid 0,65 V med en platinahalt mindre än 0,4 mg/cm 2. Nya polymerer, elektroder och katalysatorer har utvecklats i projektet. Tre sorter av polymerer syntetiserades. (1) Nitrilgrupp tvärbindning: Visade en låg glastemperatur men C=N grupper var inte stabil mot oxidering. (2) Sulfonimid tvärbindning: Termisk stabil till 200 C och låg H 2 crossover under höga temperaturer och mindre fuktigheter. (3) Perfluoroalkyl tvärbindning: Termisk stabil till 300-400 C med en protonkonduktivitet av ~100 ms/cm vid 110 C och ~210 ms/cm vid T < 0 C. Tvärbindningsgraden betäms av temperaturen och kan därmed varieras. Den här polymeren blev utvald som membranmaterial i bränslecellen. Elektrod- och katalysator supportutveckling baserades på Sibunit. Sibunit är en kimrök/pyrolytisk grafitkomposit som visar hög elektronisk konduktivitet, termisk och kemisk stabilitet och hög renhet. Arean och porstorleken kan varieras med syntesparametern. En MEA med en Pt/Sibunit baserad katod (0,40 mg/cm 2 Pt total ) byggdes. Det visade sig att resistansen ökade från 0,05 Ωcm 2 till 0,25 Ωcm 2 när temperaturen steg från 80 C till 120 C. Det berodde på en låg protonledning i katalysatorskikten vid lägre fuktigheter. Nästa projektmål är därmed att förbättra protontransporten. 24

8 Militära användningsoråden 8.1 CERDEC US Army CERDEC som utväderar och tar fram utrustning till US Army redogjorde för de prov man gjort med olika typer av bränslecellssystem i storlekar från mindre än 5W till ca 500W. Alla kända tillverkare passerade revy. Systemen utsätts för samma miljöprov som batterier i form av temperatur, nederbörd, sand med mera. Skjutprov mot olika bränslebehållare gav inte några oväntade överraskningar. En positiv egenskap för vissa FC-system jämfört med batterier är att bränslebyte kan göras med systemet i drift. En annan slutsats är att ingen teknologi visat sig överlägsen, dvs att den kommer att bli allenarådande. 8.2 DLR Tyskland Dr Josef Kallo från tyska DLR presenterade sin bränslecellssystemverksamhet som bl a bedrivs i samarbete med EADS, The European Aeronautic Defence and Space Company, och AirBus. DLR har redan flygprovat ett nödkraftsystem i 20 kw klassen i ett AirBus testflygplan. Bränslet är trycksatt vätgas. Dr Kallo redogjorde också för Antaresprojektet och planerna på en Atlantflygning. Antares är ett enmansflygplan, ett propellerplan som drivs av bränslecell. Det väger 650 kg och har en vingspännvidd på 20 meter. DLR har visat intresse för den reformerteknik FMV har utvecklat i sitt bränslecellsteknologiprogram. 8.3 N-GHY APU för stridsvagn Hérail från N-GHY Albi, redogjorde för provresultat från GAPPAC-projektet ett projekt som avser en 25 kw el och 30 kw termisk APU för fransk stridsvagn från NEXTER. En intressant teknisk lösning där värmeenergin utnyttjas för att driva en absorptionskylare. Företagets teknik bygger på mycket hög temperatur i en trycksatt dieselreformer, vilket gör att det inte behövs någon katalysator som kan vara känslig för svavel, varför bränslets svavelhalt är oväsentlig. Det höga trycket medför liten volym på reformerkammaren. Idag används HTPEM-stackar från danska Serenergy. Hittills har man bara uppnått 300h livslängd, men kravet är 2000h. Även övriga uppnådda resultat som presenterades låg väl under ansatta kravnivåer. Det är en bra bit kvar till det finns en användbar produkt. 25