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 Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

nachricht Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht
16.01.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau