AiF-FV-Nummer 17947 N

Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer von Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen unter schadstoffbelasteter Luft

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2014 bis 31.03.2016

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Das Projekt verfolgt das Ziel der Erhöhung der Lebensdauer und Robustheit von HT-PEM-Brennstoffzellen unabhängig vom Einsatzort und externen Einflüssen. Es dient der Unterstützung der KMU, die derzeit HT-PEM-Systeme zielstrebig in den Markt bringen, aber im Rahmen der Markteinführung zeitlich und finanziell nicht in der Lage sind, den Einfluss externer Schadkomponenten intensiv zu untersuchen. Die Filterung der Kathodenzuluft ist auch bei HT-PEMBZ ein wichtiges Thema. Die HT-PEMBZ ist aufgrund der höheren Temperaturen zwar robust, es rückt jedoch mehr in den Fokus, dass kathodenseitig eingebrachte Fremdstoffe bei der HT-PEMBZ durchaus die Lebensdauer negativ beeinflussen. Da die HT-PEM optimal für den Einsatz in der Kraft-Wärme-Kopplung in Frage kommt, werden Standzeiten von > 60.000 h gefordert. So können schon geringe Degradationsraten große Auswirkung auf die gesamte Energieausbeute haben. Die HT-PEMBZ unterscheidet sich deutlich von der Niedertemperaturvariante. Sie enthält meist eine Membran aus Polybenzimidazol (PBI), die große Mengen Phosphorsäure relativ stabil einlagern kann und diese als Elektrolyt verwendet. Die Wechselwirkungen von Phosphorsäure und der PBI Membran mit Luftschadstoffen sind dabei weitestgehend unbekannt. Das Projekt untersucht den Einfluss von kathodenseitigen Schadgasen wie SO2, NH3 und NOx sowie Partikeln auf die HT-PEMBZ. Es werden die Schädigungsmechanismen der Gase mittels elektrochemischer Messmethoden aufgeklärt, akzeptable Grenzwerte ermittelt und Gegenmaßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von HT-PEM-Systemen entwickelt. Das Projekt bietet den KMU zuverlässige Aussagen über das Schädigungspotential der externen Luftschadstoffe, gibt Handlungsempfehlungen zur Reduzierung der Langzeitdegradation und fördert die Entwicklung angepasster Luftfilter. Die Projektergebnisse können nach Projektende schnell in der Wirtschaft umgesetzt werden. Filterauslegungen als auch Optimierung der Betriebsstrategie können sofort erfolgen.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente