AiF-FV-Nummer 21947

Entwicklung einer Feststoffsäure-Brennstoffzelle mit Magneli-geträgerter, oxidationsresistenter Kathode für kombinierte Methanol-Reformer-Brennstoffzellen-Systeme

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Ausstehend

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Der Einsatz von grünem Methanol als Kraftstoff kann zur Reduzierung von Treibhausgasen beitragen. Als Energieträger und Wasserstoffspeicher wird es z.B. aus biogenem oder mittels Direct Air Capture gewonnenem CO2 und grünem Wasserstoff synthetisiert und in Brennstoffzellensystemen eingesetzt. Die Direkt Methanol Brennstoffzelle (DMFC) ist allerdings kostenintensiv, da für Oxidationsreaktion eine hohe Edelmetall-Beladung der Anode erforderlich ist, zum anderen durch Methanol-Crossover Mischpotentiale entstehen und zu reduzierter Leistungsfähigkeit der DMFC führen. Das IRMFC-Konzept (Brennstoffzellen mit interner Reformierung von Methanol) erlaubt die direkte Nutzung der Brennstoffzellenwärme für die Verdampfung und Reformierung des Methanol/Wassergemischs zur Wasserstofferzeugung. Festsäurebrennstoffzellen (Solid Acid Fuel Cell – SAFC) zeichnen sich durch eine hohe Stabilität des Elektrolytmaterial bis zu einer Temperatur von 260°C aus.Im beantragten Projekt soll durch die Partner ZBT, IOM und INP eine Feststoffsäure-Brennstoffzelle mit oxidationsresistenter Kathode für den nachfolgenden Einsatz in kombinierten Methanol-Reformer-Brennstoffzellen-Systeme entwickelt werden. Anstelle des üblichen korrosionsanfälligen Kohlenstoffträgers, wird in den Elektroden ein Hybridmaterial aus Metalloxid mit Magneli-Struktur und Nanographit als Träger für den Platin-Katalysator eingesetzt. Die Elektrodenmaterialien werden mittels eines kostengünstigen Plasma-in-Liquid Verfahrens synthetisiert und eine angepasste Suspension für den nachfolgenden Sprühprozess entwickelt. Ein neues Dichtungsverfahren, mit Eignung für die oxidativen und reduzierenden Bedingungen bei hohen Betriebstemperaturen wird entwickelt. Zur Steigerung der Leistungsdichte wird ein Feinflowfield für die Bipolarplatte entwickelt. Durch die neue SAFC-MEA und -Stack bieten sich den KMU im Bereich Brennstoffzellen, Zulieferteile und Peripheriekomponenten neue Möglichkeiten zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit.