Nordjysk H2FC center

Transkript

1 Nordjysk H2FC center Et internationalt forskningsprogram med regional forankring Søren Knudsen Kær 1

2 Brint og brændselsceller ved Institut for Energiteknik Fakta om forskningsprogrammet Siden den formelle opstart i 2001 er der: Oprettet en masteruddannelse Oprettet en forskerskole Etableret en spin-off virksomhed Etableret omfattende laboratoriefaciliteter Nuværende bemanding 3 fuldtidsansatte, 4 PhD studerende, 2 forskningsassistenter Ledige stillinger 4 PhD stillinger (målsætning om fast bemanding på 10) 1-2 Post Docs Fremtiden ser lys ud for området H2FC, en central del af en stor fælles regional og national satsning Samlet satsning på omkring 50 mio. kr. Flere væsentlige virksomhedsdeltagere Cemtec som innovations- og inkubationsmiljø inden for brintteknologi Frederikshavn som 100% VE by (og lignende fremtidige initiativer) 2

3 Uddannelsesaktiviteter ved Aalborg Universitet Teknologiske muligheder og markedspotentialer gør det ikke alene! Dagens største udfordring: Alt for få ingeniørkandidater! Hvad kan vi gøre og hvad gør vi allerede: Arrangerer gæsteforelæsninger for folkeskole- og gymnasieklasser Gymnasium 2. og 3. årsopgaver Folkeskolepraktik i det omfang vi har kapacitet til det Deltager i åbenthus arrangementer mv. Forsøger at synliggøre potentialet i brint og brændselscelleteknologi AAU tilbyder en ny helt unik civilingeniøruddannelse i energiteknik Den faglige profil passer perfekt til det tværfaglige H2FC område Der er meget tæt samarbejde med industrien Adgang til enestående laboratoriefaciliteter International master i Fuel Cells and Hydrogen Technology (HYTEC) Giver dygtige internationale Bachelorer en unik master grad Forbedrer danske virksomheders mulighed for at rekruttere (ca. 50% bliver i DK) Forbedrer muligheden for at rekruttere egnede kandidater til PhD uddannelse 3

4 Forskeruddannelse ved Aalborg Universitet Fremtidens danske arbejdspladser skal i højere grad være baseret på højteknologi! Dette kræver øget og målrettet forskeruddannelse Flere penge giver ikke automatisk flere PhD studerende Hydrogen and Fuel Cell Academy (HyFC) International markedsføring og rekruttering Udbyder PhD kurser og sommerskoler Nationalt samarbejde omkring kvalitetsforbedring Udgør netværksdelen under det danske Partnerskab for brint og brændselsceller 4

5 Forskning i brint og brændselscelle Primære forskningsområder Fluidmekanik System Systemmodellering and optimering design Advanceret systemkontrol Effektelektronik Meget tæt samarbejde med virksomheder Sponsering og samfinansiering Formulering af fokusområder Modning og optimering af teknologi kræver detaljeret viden! Test systemer Komponent design System kontrol 5 Viden og forskningsresultater Produkt- og markedskendskab

6 6 Systemintegration et avanceret puslespil Pumpe Ventiler Blæser Befugter FC Sensorer Elektro nik Styring Brint lager

7 Karakterisering af HT-PEMFC celler og stakke Cellekarakterisering Drifttemperatur grader Høj CO tolerance Meget simple systemer Forbedret potentiale for termisk integration Udfordringer Materialevalg Detaljerede levetidsstudier Optimering af driftbetingelser Udvikle og realisere simple højt integrerede systemer med reformer Prisreduktion Stak performancetest Baseline (langtidstests) på ren brint Mere end 1000 timers kontinuert drift demonstreret Drift på syntese gas H 2, CO 2, CO, N 2, H 2 O (dampreformering, ATR, CPO) Anode støkiometri 7

8 System og CFD stakmodeller Detaljerede HT-PEM modeller Katode støkiometri Anode CO indhold Basis for kontrol algoritmer Simulink modeller Sensor reduktion etc. Udvikling af FC modul Model for CO forgiftning Model for vandtransport CO 2 transport i DMFC GDL Catalyst layers Ionomer phase 8

9 Stak modellering med COMSOL 2D repræsentation af stak Simulering af stakfejl Current density= 0.5A/cm^2, lambda=2 Celle 6, lambda=1.1 9

10 Reformering af kulbrinter Katalysator screening og karakterisering Space velocity, Steam-to-carbon, temperatur Katalysator deaktivering (S, Cl etc.) Modeludvikling (1D systemmodeller og 3D CFD baserede procesmodeller) 10

11 Metanol dampreformering Varmeveksler reaktordesign Optimering af driftsbetingelser S:C, temperatur, last Start, stop, lastvariationer (dynamik) Modeludvikling Advancerede CFD modeller Modeller til systemoptimering Modeller til avanceret styring og regulering 11

12 Anvendelser Onboard reformering af metanol (pt. brint) Integration i et batteri/brændselscelle hybridsystem 4 kw HT-PEMFC 11 kwh Li-Ion batterier 13 kw elmotor 80 km/h og 160 km rækkevidde 12