AiF-FV-Nummer 19658 N

„FormicFuel“: Immobilisierung eines selektiven heterogenen Katalysators für die kontinuierliche Ameisensäurezersetzung zum direkten Betrieb einer Brennstoffzelle


Status & Laufzeit

Laufend: 01.01.2018 bis 30.06.2020

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Im Vorhaben soll die Immobilisierung eines selektiven heterogenen Katalysators für die kontinuierliche Ameisensäurezersetzung zum direkten Betrieb einer Brennstoffzelle (BZ) erreicht werden. Ameisensäure aus regenerativen Quellen bietet die Möglichkeit als geeigneter H₂-Lieferant eine Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-BZ betreiben zu können. Für die Zersetzung der Ameisensäure zu H₂ und CO₂ ist ein geeigneter Katalysator notwendig. Der in diesem Antrag anvisierte Katalysator aus geträgertem Ruthenium auf Polytriphenylphosphin-Materialien, bietet im Vergleich zu anderen heterogenen Katalysatoren eine hohe Aktivität bei gleichzeitig hoher Standfestigkeit und einfacher Herstellung. Maßgeblich ist auch seine geringe Tendenz Kohlenmonoxid als Nebenprodukt zu bilden. In Vorversuchen wurden maximal 13ppm CO gebildet, was den direkten Betrieb einer NT-PEM-Brennstoffzelle ermöglicht. Um dies zu erreichen soll der pulverförmige Katalysator in einem porösen Glassubstrat zusätzlich immobilisiert werden und in einem Mikroreaktor verpackt werden. Teil dieses Mikroreaktors wird zusätzlich eine mikroporöse Glasmembran um den erzeugten Gasstrom vom flüssigen Reaktionsmedium abzutrennen und zu einer BZ leiten zu können. Ausgelegt wird dieser Mikroreaktor für den Betrieb einer 10 W µBZ für portable Anwendungen, die im Rahmen des Projektes mit dem erzeugten H₂ betrieben werden soll. Für eine sichere Unterbringung der Ameisensäure soll eine Kartusche verwendet werden, die einen sicheren Betrieb für Endverbraucher ermöglicht. In einem solchen System würden µBZ, Mikroreaktor und Kartusche enthalten sein. Durch dieses Projekt wird ein Beitrag zur Lösung der Speicherproblematik in µBZ geleistet, der die Etablierung beim Endverbraucher ermöglicht. Sowohl unter den Produzenten von Brennstoffzellen(-komponenten), Mikroreaktionstechnik oder regenerativer Ameisensäure, als auch unter den industriellen Nutzern der µBZ sind besonders viele KMU, die von den Ergebnissen profitieren werden.

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.