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 Leuchtende Nanoarchitekturen aus Galliumarsenid
22.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse
22.02.2018 | Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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