FLUID-Fluor-freie Befeuchtermembranen für die PEM-Brennstoffzelle, Teilvorhaben: (Befeuchter) Membranentwicklung

Description: Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: PEM-Brennstoffzelle ? Polymer ? Studie ? Gutachten ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• FUMATECH BWT GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-09-01 - 2025-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: (humidifier) membrane development
  Description: The planned project will develop and validate both novel fluorine-free flat membranes and a new, wound module design for membrane humidifiers for use in fuel cell systems up to pilot scale. The project builds on the HIKS project (funding code 03ET6091). There, the first promising uncharged hydrocarbon polymers were processed into membranes that show comparable water vapor permeability to the ionomer membranes also developed in the project. However, the fluorine-free polymers, which are novel in the field of fuel cell humidification, must be optimized in the further course and tested for long-term durability. Furthermore, the HIKS project revealed the major influence of the polymeric membrane support on water vapor permeation. A major limitation here was the availability of the membrane carriers commercially available on the market. The most feasible carrier materials are not fluorine-free or are not sufficiently stable in humidifier operation. Therefore, the involvement of the new partners DITF and BASF in the planned project will also enable innovations at the membrane carrier level. Various studies and also our own work, among others in the HIKS project, show the great potential of flat membranes compared to hollow fiber membranes. The flat membrane enables a flexible module design in which the membrane area utilization is high and the pressure drop can be specifically influenced. In this context, a wound module design already established in other membrane applications offers high specific separation areas due to the compact rotationally symmetrical structure and, at the same time, simplified module construction due to the reduction of sealing surfaces. For this reason, the partner Spiraltec was included in this project. Their expertise in the construction of wound modules opens up innovative perspectives in the field of humidifier modules. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126088

Status

Aktiv

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