AiF-FV-Nummer 18941 N

Schnellstart: Entwicklung eines Verfahrens zum gezielten Vorheizen einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit minimalem Energieaufwand


Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2016 bis 30.09.2018

Forschungsstellen

  • Universität der Bundeswehr München Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik LRT-7
    Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg
    http://www.unibw.de/lrt7/institut

  • Zentrum für Brennstoffzellen gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

Zusammenfassung

Für kleine Brennstoffzellensysteme besteht großer Bedarf, da Batterien den hohen Energiebedarf von z.B. Consumer-Electronics nicht mehr decken können. Die Zellleistung von Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC) ist stark temperaturabhängig (Aktivität des reaction layers und konvektiver Wärmetransport der Anode). Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Vorheizung für eine µDMFC auf Basis einer Silizium-Mikrobrennstoffzelle, um eine Startzeit von unter 5 Minuten zu erreichen. Um erstmals Aussagen über das Wärmeübertragungsverhalten in den kleinen Kanälen einer µDMFC zu erhalten, soll eine nicht-invasive Temperatur- und Geschwindigkeitsmesstechnik auf Basis fluoreszierender Partikel entwickelt werden. Zu diesem Zweck werden die komplementären Kompetenzen des Zentrums für Brennstoffzellen Technik GmbH (ZBT) und des Instituts für Strömungsmechanik und Aerodynamik der Universität der Bundeswehr München (UniBw) kombiniert. Dazu wird eine Si-µDMFC-Membran ausgelegt und hergestellt, aus der eine Testzelle gefertigt wird. Gleichzeitig wird die Fluoreszenzmesstechnik nebst Kalibrierung entwickelt und eine Messapparatur aufgebaut. Die an der Si-µDMFC vermessenen Strömungs- und Temperaturverhältnisse werden analysiert, um eine adäquate Heizstrategie mittels elektrischen Heizens unter Ausnutzung des Eigenstroms zu entwickeln, aufzubauen und zu testen. Durch die Schnellstartfähigkeit des µDMFC-Systems kann die hohe Energiedichte von Methanol sinnvoll genutzt werden. Nach Abschluss des Vorhabens ist es für KMUs z.B. über das ZIM-Kooperationsnetzwerk des ZBT möglich, eine schnell-startende portable Energieversorgung mit hoher Energiekapazität für z.B. mobile Elektronikgeräte aufzubauen. Das neue Messsystem kann ohne messtechnisches Expertenwissen eingesetzt und von KMUs genutzt werden, auch andere Wärmeübertragungsprozesse (z.B.: Kühlung von Mikroelektronik, mikrofluidische Reaktoren für die chemische und pharmazeutische Verfahrenstechnik) zu optimieren.

Förderhinweis

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

Dokumente