Brennstoffzelle

Entwicklung eines effizienten und kostengünstigen Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC)-Systems

Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung eines 5kW Laborprototypen als Basis für ein effizientes und kostengünstiges Flüssig-DMFC-System als Fahrzeugantrieb.

 

Zusammenfassung

Auf der Suche nach alternativen Antriebssystemen für Kraftfahrzeuge stellt die effiziente und schadstoffarme Technologie der DMFC eine besonders aussichtsreiche Option dar. Um DMFC gegenüber konventionellen Antriebssystemen konkurrenzfähig zu machen, müssen jedoch noch deutliche Kostenreduktionen und höhere Langzeitstabilitäten erreicht werden.

Aus dieser Motivation heraus setzten sich die Projektbeteiligten zum Ziel, neue und kostengünstige Materialien für die DMFC zu entwickeln und diese zu leistungsstarken Membran-Elektroden-Einheiten (MEE) zu verarbeiten. Das Forschungsvorhaben hat sich dabei auf vier Punkte konzentriert. Zum einen sollte (1.) ein Methanol-unempfindlicher Anodenkatalysator mit reduzierter Überspannung und erhöhter Aktivität gegenüber einem mit konventionellen Materialien gebauten Katalysator entwickelt werden. Zum anderen (2.) wurde die Entwicklung einer Membran  mit sehr geringer Methanolpermeation und hoher Ionenleitfähigkeit geplant. Darüber hinaus sollten (3.) die Herstellverfahren für die MEE an die neuen Materialien angepasst und (4.) ein 5kW-Stackprototyp mit erweiterter Zelltechnologie ausgelegt werden. 

Ergebnisse:

  1. Für die Kathode wurde mit Ruthenium-Selenid ein Katalysator entwickelt, der methanolresistent ist und eine sehr hohe Aktivität für die O2 - Reduktionsreaktion zeigt. Er kann mit vergleichbaren Leistungsdaten und höherer Langzeitstabilität als konventionelle Katalysatoren aufwarten.
  2. Die entwickelte ionisch vernetzte Membran weist einen geringeren Methanolverlust als üblicherweise verwendete Nafion-Membranen auf und kann wesentlich günstiger hergestellt werden. Eine deutliche Verbesserung der Membranleitfähigkeit wurde durch die Zugabe von anorganischen Additiven erreicht.
  3. Für die neuen Membranen können die gleichen Herstellungstechniken wie für Nafion angewandt werden.
  4. Die Parallelschaltung von Mäandern stellte sich als vielversprechend heraus. Ein DMFC-Stack Prototyp mit zwölf Zellen wurde konstruiert und getestet.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: DMFC – Brennstoffzelle: Entwicklung eines effizienten und kostengünstigen Direkt-Methanol-Brennstoffzellen-Systems, 1. Projektphase: Materialforschung und MEE-Entwicklung für erhöhte Systemtemperaturen

Projektnummer: 0326862

Projektzeitraum: 1998 - 2001

Projektort: Deutschland (Hessen)

Projektansprechpartner:

Herr Goericke

Publikation ansehen

Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)