AiF-FV-Nummer 21055

Entwicklung von chemisch stabilen und kostengünstigen Anionenaustauschermembranen mit hoher OH--Leitfähigkeit für Brennstoff- und Elektrolyse-Zellen auf Basis von Blockcopolyphenylchinoxalinen


Status & Laufzeit

Laufend: 01.05.2020 bis 31.10.2022

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Die bisher kommerziell verfügbaren Ionenaustauschermembranen basieren vorwiegend auf der Protonenleitung. Der Einsatz von Anionenaustauschermembranen (AEMs) würde die Nutzung von z.B. billigeren Übergangsmetallkatalysatoren anstelle von Edelmetallkatalysatoren in der Elektrolyse und Brennstoffzelle ermöglichen. Der bisherige Haupthinderungsgrund für die Entwicklung von AEMs war die fehlende Verfügbarkeit von hochleitfähigen Anionenaustauschermaterialien. Außerdem stellt das Erreichen der chemischen Stabilität der AEMs gegenüber der stark nukleophilen und basischen Natur der Hydroxidionen eine Herausforderung dar. Deshalb wird intensiv nach neuen positiv geladenen Polymeren gesucht, die das Potential einer verbesserten Alkalistabilität aufweisen. Im geplanten Vorhaben soll, basierend auf Vorarbeiten der FE1, ein neues Konzept zum Aufbau von chemisch stabilen, hydroxidionenleitfähigen Polymeren erarbeitet werden auf der Basis von heteroaromatischen Hauptkettenpolymeren, wie Polyphenylquinoxaline; daraus sollen Membranen präpariert und deren Einsatz als AEM primär in alkalischen Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen aufgezeigt werden. Sowohl die Synthese der Monomere als auch die Polymerisation ist für mittelständische Unternehmen die darauf spezialisiert sind, Auftragssynthesen zur Herstellung von Feinchemikalien durchzuführen von großem Interesse, da sie dadurch ihr bisheriges Produktportfolio erweitern können. In Deutschland existieren außerdem einige Unternehmen mit einem großen Know-how im Bereich der Herstellung von Membranen, die selbst alternative Materialien entwickeln. Außerdem profitieren dann auch KMU, die Stacks und Systeme für Elektrolysen und Brennstoffzellen herstellen. Im Endeffekt profitieren alle Anwender von Brennstoffzellen beispielsweise im Bereich energieautarke Systeme oder besonders auch beim Fahrzeugantrieb.

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.