Energiesysteme am IKTS

Peter Otschik

Fraunhofer FEPInstitute for Electron Beam and Plasma Technology

Fraunhofer IFAM Institute for Manufacturingand Advanced Materials

Fraunhofer IKTSInstitute for CeramicTechnologies andSintered Materials

Fraunhofer IWSInstitute for Materialand Beam Technology

Fraunhofer Institute Center 01277 Dresden, Winterbergstraße 28

IWS

FEP

IFAM

IKTS

IKTS Dresden - A Member Institute of the Fraunhofer-SocietyLocation: FhG Institute Center, Dresden

www.ikts.fhg.de

Director: Prof. A. MichaelisStaff: ca. 160Available Space : ca. 9200 m2

High Performance Ceramics

KERAMISCHESTRUKTUR- UNDSONDERWERKSTOFFE

FUNKTIONSWERKSTOFFEUND SYSTEME

UMWELTTECHNIK /CHARAKTERISIERUNG

Geschäftsfelder / Kompetenzen

Energiesysteme am IKTS

Hochtemperatur-Brennstoffzelle

(SOFC)PEMFC Batterie TEG

SOFC for house energy supply

Stack-Data sheet

Number of single cells 60Nominal Voltage 45Nominal Power 0,6 - 1kWel

FuelH2 10-80%CO 0-25%CH4 0-25%H2O 10-80%N2 0-70%H2S < 10ppmsoot no

Oxidizer: AirInlet Temperature: 700-850°CNominalTemperature 830-870°CUtilization atnominal Power: 60%Design-Features: cross-flowRedox-stability: > 10 cyclesThermal cycling: > 10 cycles ( ≤ 4 K/min)Degradation (Air / H2:H2O): < 0.5% / 1000 h

Equipment for MEA-testing

Parameters:

1. Test of MEAs for SOFC

2. Total automatic regulation

3. Possibility of manuel control

4. Integrated security switch off

5. Back-up on writer disc

6. Mixing of 5 gases is possible

7. Integrated fuel-humidifying

Mea-testing at H.C.Starck with a IKTS equipment

Equipment for SOFC-testing

Parameters:

1. Test of SOFC-units of 0,2-1 kWel

2. Total automatic regulation

3. Possibility of manuel control

4. Integrated security switch off

5. Back-up on writer disc

6. Mixing of 4 gases is possible

7. Integrated fuel-humidifying

SOFC-testing at the HTW Dresden with a IKTS equipment

µPEMFC in LTCC-Technik

Vorteile µPEMFC• Hohe Energiedichte

(0.95 kWh/l mit MeH2-Speicher)

• Gasvorrat = Benutzungsdauer

• Schnelle Wiederaufladung

Einsatz LTCC• 3-D-Mikrosystem• Hohe Integrationsdichte

durch Material- und Systemkompatibilität (elektrisch, fluidisch, mechanisch, thermisch ..)

• Mechanisch-, thermisch-, feuchtestabil

Kenndaten• H2/ Luft (unbehandelt, RT)• Modul-Abmessungen

30 x 30 mm2 und kleiner• Dicke < 900 µm• Serielle Verknüpfung

(U0=1.9 V/Zelle) + DC/DC-Wandler (5V, <100 mW)

Vorteile:Realisierung mit Siebdrucktechnikhohe Energiedichte(Ag2O/Zn: 0,93 kWh/l – Li/MnO2: 0,74 kWh/l)konstante Entladespannunggeringer Innenwiderstandkostengünstig

Kenndaten:Dicke ≤ 0,5 mmZellspannung 1,5 VKapazität 15 mAhBatteriefläche 20 x 29 mm²

Einsatz:in miniaturisierten elektronischen Produkten wie SmartCards gemeinsam mit Sensoren, Elektronik, Display sowie Datenschnittstelle für die Ein- und Ausgabe

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

0 50 100 150 200t [h]

U [V

]

C electrochemical yield (mAh) Zn (%) Ag2O (%) 16,4 57,7 81,9

Ag2O/Zn-Batterie

Thermoelektrischer Generator in Folien- und Siebdrucktechnik

n (Laminat)

p (Laminat)

n (Siebdruck) p (Siebdruck)

Keramik

Keramik

Leitbahn (Siebdruck)

Lot