Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die PEM-Brennstoffzelle wird heiß: Neue Membran erlaubt Temperaturen von bis zu 200 Grad

10.05.2004


Eine neue Membran-Elektroden-Einheit (MEA) soll PEM-Brennstoffzellen mit Arbeitstemperaturen von bis zu 200 Grad Celsius ermöglichen. Damit könnten Brennstoffzellensysteme deutlich einfacher und billiger in der Herstellung werden. Möglich werden die hohen Temperaturen durch ein bisher in Brennstoffzellen kaum eingesetztes Membranmaterial. Das deutsche Unternehmen PEMEAS stellte auf der Hannover-Messe seine neuen Hochtemperatur-MEAs vor.



Herkömmliche PEM-Brennstoffzellen arbeiten bei Temperaturen von etwa 80 Grad. Bei solch niedrigen Temperaturen werden die Komponenten zwar thermisch weniger belastet. Dennoch sind höhere Temperaturen gewünscht: Das im Brenngas Wasserstoff als Verunreinigung enthaltene Kohlenmonoxid (CO) stört die Wirkung der Katalysatoren erheblich und muss daher aufwändig aus dem Brenngas entfernt werden. Ab etwa 150 Grad Celsius kann das Gas den Katalysatoren dagegen kaum mehr etwas anhaben.



Auch ist die Kühlung der Brennstoffzelle bei höheren Arbeitstemperaturen einfacher: Ein Brennstoffzellenauto muss auch bei Außentemperaturen von mehr als 50 Grad laufen, wie sie beispielsweise im kalifornischen Death Valley herrschen. Bei 80 Grad im Brennstoffzellenstack ist die Temperaturdifferenz jedoch so gering, dass ein extrem großer Durchsatz an Kühlmittel notwendig ist, um die entstehende Wärme abzuführen. Hohe Arbeitstemperaturen in der Zelle sind auch für die Hausenergie interessant, da sie eine effektivere Ausnutzung der entstehenden Wärme ermöglichen. Zu den Vorteilen von Hochtemperatur-PEMs gehört schließlich auch, dass die Membran nicht aufwändig befeuchtet werden muss, da sie auch ohne Wasser Protonen leitet.

Die Schwierigkeit ist jedoch, eine Membran zu finden, die den hohen Temperaturen auch im Dauerbetrieb standhalten kann und gleichzeitig eine hohe Leitfähigkeit für Protonen ausweist. PEMEAS verwendet in seinen neuen MEAs das ursprünglich für die NASAasa entwickelte Polymer Polybenzimidazol (PBI). Als Faser wird der Kunststoff bisher in Feuerschutzanzügen verwendet. PEMEAS hat ein Verfahren entwickelt, aus diesem Material eine leistungsstarke und temperaturbeständige MEA für Brennstoffzellen herzustellen. Aus der Membran, den Katalysatoren und den Gasdiffusionslagen werden seit September 2002 in einer Pilotanlage in Frankfurt MEAs gefertigt.

Für die neue MEA namens Celtec-P Series 1000 gibt das Unternehmen eine Lebensdauer von mehr als 5.000 Betriebsstunden an. Die Leistungsdaten der MEA sollen während dieser Zeit nahezu konstant bleiben. Eingesetzt werden die Bauteile bereits in mobilen Kleinsystemen. So testet der Elektronikkonzern Motorola die MEAs in Brennstoffzellen, die einmal die Energie für Handys oder Camcorder liefern sollen. Diese werden mit flüssigem Methanol betrieben, das in einem Mikroreformer zu Wasserstoff und Kohlendioxid reformiert wird. Da hierbei auch Kohlenmonoxid entsteht, kann die gegenüber diesem Katalysatorgift weitgehend unempfindliche Hochtemperatur-Brennstoffzelle ihre Vorteile besonders gut ausspielen.

Auch in stationären Systemen des amerikanischen Brennstoffzellen-Herstellers Plug Power laufen die Hochtemperatur-MEAs bereits, berichtet Carsten Henschel, bei PEMEAS für die Kommunikation zuständig. Membrane und MEAs für Brennstoffzellensysteme in Autos seien bereits in der Entwicklung, doch sei in diesem Bereich noch mehr Forschungsarbeit nötig, um die hohen Anforderungen des Alltagsbetriebes zu erfüllen.

Ulrich Dewald | Initiative Brennstoffzelle
Weitere Informationen:
http://www.initiative-brennstoffzelle.de/de/ibz/live/nachrichten/detail/116.html
http://www.initiative-brennstoffzelle.de/

Weitere Berichte zu: Katalysator MEA Membran PEM-Brennstoffzelle PEMEAS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln
24.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Gedruckte »in-situ« Perowskitsolarzellen – ressourcenschonend und lokal produzierbar
17.05.2018 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

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: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics