AiF-FV-Nummer 19694 N

Gradierte Aktivschichten auf Basis von Graphenoidschaum-geträgerten Legierungskatalysatoren für NT-PEM-Kathoden (GRA2KAT)“

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.10.2017 bis 30.09.2020

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ziel von GRA2KAT ist es, durch ein innovatives Katalysatorkonzept Material- und Produktionskosten von Systemkomponenten für PEM-Brennstoffzellen (PEMFC) deutlich zu senken. Hierzu werden neuartige Brennstoffzellen-Kathoden und Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) mit erhöhter Leistung und Stabilität entwickelt. Diese Ziele sollen erreicht werden, indem durch Modifikationen auf atomarer und mikroskopischer Ebene, d.h. unter Verwendung von Legierungskatalysatoren (Pt1Co1-x, Pt1Ni1-x, Pt1Cr1-x) und hierarchisch porösen stickstoffhaltigen Katalysatorträgern (C5N, C3N4) die Aktivität, die elektronische Leitfähigkeit und die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden. Dadurch kann die Edelmetallbelegung deutlich reduziert werden und die Lebensdauer der Elektrode steigt. Zur Verbesserung der Katalysatorausnutzung und des Sauerstoffmassentransports werden massentransport-optimierte, gradierte Kathoden-Katalysatorschichten entwickelt. Hierzu werden hierarchisch poröse Katalysatorträger eingesetzt und die Elektroden mittels Ultraschallsprühauftrag strukturiert. Nach dem Erreichen der genannten Projektziele würden sowohl einige im PEMFC-Markt bereits ansässige KMU aus GRA2KAT direkten Nutzen ziehen, als auch andere KMU erst in die Lage versetzt, ihr Produktportfolio auf den PEMFC-Markt auszuweiten. Diese KMU stellen Katalysatoren her oder verarbeiten diese, unter anderem in Nanopartikeldispersionen, oder modifizieren diese mit Hilfe von Plasmabehandlung. Weiterhin führen KMU Entwicklungen auf dem Gebiet der Katalysatorschicht- bis hin zur ganzen MEA-Herstellung inkl. Dichtungssystemen und Randverstärkungen durch. Indirekte Nutzer sind weiterhin die Messgerätehersteller für z.B. Impedanz-Messtechnik (EIS). Die Zukunftsrelevanz von GRA2KAT wird auch durch PbA-Teilnahme und vAW-Zusagen von namhaften Weltkonzernen unterstrichen, welche in der Regel später als Auftraggeber für KMU eine große Rolle spielen.

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.

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