Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Brennstoffzellen im Miniformat

11.11.2003


Sie sind so groß wie ein 1-Cent-Stück und dünn und biegsam wie eine Postkarte: die Mikro-Brennstoffzellen des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin. Damit wollen die Entwickler den in Kleingeräten eingesetzten Batterien und Akkus Konkurrenz machen. Anwendungen sehen sie bei Handys und PDAs, aber auch bei Hörgeräten oder tragbaren medizinischen Messgeräten. Größtes Manko bislang: Für so kleine Anwendungen gibt es noch keine geeigneten Wasserstoffspeicher.




Die Fraunhofer-Forscher sind nicht die einzigen Wissenschaftler, die an winzigen Brennstoffzellensystemen arbeiten. Doch sie gehen einen anderen Weg als beispielsweise die Entwickler der amerikanischen Bell-Labs oder der Stanford-Universität: Statt Baukonzepte der Siliziumtechnologie nutzen sie für die Herstellung der kleinen, flachen Energielieferanten in der Brennstoffzellenproduktion bislang unübliche Techniken der Mikroelektronik und der Mikrosystemtechnik.



Zum Einsatz kommen dabei Folien aus Edelstahl und Polymermaterial, die durch Ätztechniken mit feinen Strukturen versehen werden und zu einem Laminat verklebt werden. Das ermöglicht nicht nur kleinere Systeme, sondern auch eine billigere und einfachere Herstellung der Zellen, da großflächig sehr viele Zellen gleichzeitig gefertigt werden können.

Die IZM-Prototypen bestehen aus einer Anodenfolie, die den Wasserstoff heranführt und fein über die Fläche verteilt und gleichzeitig zur Stromableitung dient. Ihr Gegenstück an der Kathodenseite ist ebenfalls mit feinen Rillen versehen und ermöglicht so einen optimalen Kontakt zur Luft. Dazwischen liegt eine kommerzielle ionenleitfähige Polymermembran. Deren Elektroden sind in drei isolierte Bereiche unterteilt. Dadurch entstehen auf einer Fläche drei einzelne, in Serie geschaltete Zellen.

In ihren Tests haben die Entwickler um Robert Hahn unterschiedliche Design-Varianten der Zellen bei verschiedenen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten getestet. Die Prototypen lieferten bei einer Klemmenspannung von 1,5 Volt Stromstärken von 20 bis 40 Milliampere. Damit könnte das System beispielsweise die in vielen Kleingeräten eingesetzten Knopfzellen ersetzen. Solche Zellen könnten sogar in die Oberfläche elektronischer Geräte integriert werden, da sie sehr dünn sind und sich auch der Krümmung einer Oberfläche anpassen können.

Im Gegensatz zu anderen Brennstoffzellensystemen kommt die Mikrozelle ohne Pumpen, Lüfter oder sonstige Peripheriegeräte aus: Die Kathode atmet frei und bezieht ihren Sauerstoff aus der sie umströmenden Luft. Der Wasserstoff hingegen strömt durch Löcher auf der Anodenseite zur Membran. Einzig eine elektrische Regelung ist erforderlich, denn mit der Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung verändert sich auch die Leistung der Mikrozelle.

In der Versorgung mit Wasserstoff steckt noch die größte Herausforderung für die Entwickler: Drucktanks scheiden für so kleine Anwendungen aus, und Metallhydridtanks sind zu groß und zu schwer. Eine Lösung könnte die Speicherung des Brennstoffs in Form von Natriumborhydrid sein, erläutert Robert Hahn, der mit seinen Mitarbeitern an der Entwicklung eben solcher Systeme arbeitet.

In Autos und Schiffen wird das harmlose, ungiftige Pulver Natriumborhydrid (NaBH4) bereits zur Wasserstoffspeicherung eingesetzt. Wird es mit Wasser versetzt, gibt es Wasserstoff frei. Diese Reaktion läuft bei Normaldruck ab und lässt sich gezielt steuern, was für Mikrosysteme wichtig ist. Zurück bleibt der ebenso ungefährliche Stoff Natriummetaborat (NaBO2), der chemisch dem in vielen Waschmitteln enthaltenen Borax entspricht. Dieses Abfallprodukt könnte daher einfach über das Abwassernetz entsorgt werden.

Ulrich Dewald | Innitiative Brennstoffzelle
Weitere Informationen:
http://www.initiative-brennstoffzelle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten
16.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flüssiger Treibstoff für künftige Computer
15.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise