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ECat-PEMFC - Aktive und stabile Platin-arme Elektrodenkatalysatoren für die Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC)

Das Projekt "ECat-PEMFC - Aktive und stabile Platin-arme Elektrodenkatalysatoren für die Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie.In diesem Projekt werden kostengünstige Pt-arme Legierungsnanopartikel-Kohlenstoff (Pt M NP/C) Katalysatoren mit signifikant verbesserten katalytischen Eigenschaften und Lebensdauern für die beiden Halbzellenreaktionen der Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) entwickelt. Die PEMFC gehört zu den vielversprechendsten Technologien zur umweltschonenden Energieumwandlung. Daher haben die PEMFCs das große Potential, die Zielvorgaben des Energiekonzepts 2050 der Bundesregierung vollständig zu erfüllen. Die heutigen, teuren Edelmetall-Elektrodenmaterialien zeigen jedoch unzureichende Leistungskennzahlen in Bezug auf die Effizienz und auf die Langzeitstabilität auf. Der Fokus in diesem Projekt ist die Verbesserung der Wechselwirkung zwischen den katalytisch-aktiven Pt-M Nanopartikel und dem Substrat. Durch die Funktionalisierung des Trägermaterials wird seine Oxidationsresistenz und die Haftung der NP extrem verbessert. Die Pt-M NP mit kontrollierter Partikelgröße, Zusammensetzung und Kristallinität werden durch die nasschemische Imprägnierungsmethode hergestellt, weil diese Art der Synthese für die Industrie eine hohe Relevanz hat. Die Herstellung von Pt M NP erfolgt mittels moderner nasschemischer Imprägnierungsmethode, da diese Art der Synthese großtechnisch für die Industrie kostengünstig durchführbar ist und somit von großer wirtschaftlicher Relevanz ist. Weiterhin werden Strategien zur Verbesserung der Katalysatorlebensdauer durch die Modifizierung des Kohlenstoff-Trägermaterials entwickelt um deren Oxidationsresistenz zu erhöhen und somit insgesamt den Partikelabtrag zu minimieren. Die hier entwickelten Katalysatoren werden nicht nur für die ORR und HOR mittels rotierender Ring-Scheibenelektroden (RRDE)-Technik im Labormaßstab optimiert, sondern auch in einer realen Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle untersucht. Es wird in diesem Projekt angestrebt, die in der RRDE erzielten Aktivitäts- und Stabilitätsverbesserungen in die MEA zu transferieren.

HIFI-PEFC- Hochtemperaturfeste Funktionalisierte Protonenleitende Ionische Flüssigkeiten für Mittel- bis Hochtemperatur-Polymerbrennstoffzellen, Teilvorhaben: Elektrolytimplementierung

Das Projekt "HIFI-PEFC- Hochtemperaturfeste Funktionalisierte Protonenleitende Ionische Flüssigkeiten für Mittel- bis Hochtemperatur-Polymerbrennstoffzellen, Teilvorhaben: Elektrolytimplementierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy Technologies (IET), Elektrochemische Verfahrenstechnik.Hochtemperatur-Polymerbrennstoffzellen (HT-PEFCs), deren Arbeitstemperaturbereich zwischen 120 °C und 200 °C liegt, bieten langfristig höhere Erfolgschancen und größere Einsatzbereiche gegenüber den bisher etablierten Niedertemperatur-Polymerbrennstoffzellen (LT-PEFC). Einige der wichtigsten Aspekte sind die mögliche Co-Erzeugung und -Nutzung von Wärme, geringere Reinheitsanforderung an die Betriebsmittel und eine reduzierte Systemkomplexität aufgrund des obsoleten Wassermanagements. Dies führt letztendlich zu geringeren Systemkosten, sowohl bei der Anschaffung als auch während der Nutzung. Dass es derzeit noch keine HT-PEFC-Systeme gibt, hat unterschiedliche technologische Ursachen. Das größte Problem besteht in der tatsächlich erreichbaren Leistungsdichte, welche weit unter den zu Erwarteten liegt. Hierbei spielt die Sauerstoffreduktionskinetik auf der Luftseite eine zentrale Rolle, welche bei dem derzeit eingesetzten Phosphorsäure-Polybenzimidazolimid-basierten (PA-PBI) Membransystemen, insbesondere bei trockenen Bedingungen, stark reduziert ist. Dies führt dazu, dass zur Kompensation ein viel höherer Katalysatoranteil verwendet werden muss, welcher die Systemkosten stark erhöht. Zudem verursachen wechselnde Betriebsbedingungen aufgrund von Schwellen und Kontraktion ein zunehmendes Auswaschen des Elektrolyten PA aus der Membran, wodurch Langzeitdegradation gefördert wird. Ziel dieses Projekts ist der Ersatz des Elektrolyt Phosphorsäure in der HT-PEFC durch protonenleitende ionische Flüssigkeiten. Ionische Flüssigkeiten auf der Basis von Sulfonsäuren reduzieren im Vergleich zu Phosphorsäure die Sauerstoffreduktionskinetik deutlich weniger. Hierzu sollen von Stammverbindungen Derivate hergestellt werden und diese Bezüglich Leitfähigkeit, Elektrodenkinetik und Absorption in PBI-Membranmaterialien optimiert werden. Die vielversprechendsten Kandidaten sollen in Brennstoffzellen technisch relevanter Größe getestet werden.

IngenieurNachwuchs 2014: HT-PEFC - Verbesserung der Elektrodenkinetik der Hochtemperatur-Polymerbrennstoffzelle

Das Projekt "IngenieurNachwuchs 2014: HT-PEFC - Verbesserung der Elektrodenkinetik der Hochtemperatur-Polymerbrennstoffzelle" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule München, Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechatronik - FK 06.Die in diesem Projekt untersuchten Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (HT-PEFC)(Temperaturen 160-190 oC) stellen eine interessante Weiterentwicklung der bekannten entsprechenden Niedertemperatur-Zellen (Temperaturen kleiner als 100 oC) dar. Vorteilhaft bei den Hochtemperatur-Zellen ist eine hohe Toleranz gegenüber Kohlenmonoxid, sodass neben reinem Wasserstoff auch vielfältige Reformatgase aus gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen, wie z.B. aus Erdgas, Propan oder Methanol umgesetzt werden können. Probleme bereiten bisher noch die um etwa 50% geringere Leistungsdichte gegenüber den Niedertemperatur-Zellen. Dieser Nachteil soll durch die geplanten Untersuchungen besser verstanden und durch gezielte Modifikationen des Elektrodendesigns abgemildert werden. Ein weiteres wichtigstes Ziel ist das Erreichen von längeren Einsatzzeiten, sodass die bisherigen Einsatzbereiche von Spezialanwendungen im Freizeitbereich auf breitere zukunftsfähige Gebiete, wie z.B. die netzferne und mobile Energieversorgung, ausgedehnt werden können. Das geplante Forschungsprojekt gliedert sich in folgende Teilbereiche: Additive, Elektrodenaufbau und Alternative Elektrolyte.

NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben C

Das Projekt "NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben C" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Digitales und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: WätaS Wärmetauscher Sachsen GmbH - Abteilung Forschung und Entwicklung.

NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben E

Das Projekt "NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben E" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Digitales und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: FES GmbH Fahrzeug-Entwicklung Sachsen.

NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben B

Das Projekt "NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben B" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Digitales und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik.

NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben A

Das Projekt "NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben A" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Digitales und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Chemnitz, Institut für Automobilforschung, Professur Alternative Fahrzeugantriebe.

Zwanzig20 - HYPOS - H2-Home, Teilprojekt 1: PEM-Stack- und Systementwicklung & Evaluierung

Das Projekt "Zwanzig20 - HYPOS - H2-Home, Teilprojekt 1: PEM-Stack- und Systementwicklung & Evaluierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: inhouse engineering GmbH.

Zwanzig20 - HYPOS - H2-Home, Teilprojekt 4: Infrastruktur zur parallelen AC- und DC-Anbindung des Brennstoffzellenstacks

Das Projekt "Zwanzig20 - HYPOS - H2-Home, Teilprojekt 4: Infrastruktur zur parallelen AC- und DC-Anbindung des Brennstoffzellenstacks" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: ENASYS GmbH.

Zwanzig20 - HYPOS, H2-Home - Teilprojekt 5: Bilanzierung und Optimierung thermischer und elektrischer Energieflüsse

Das Projekt "Zwanzig20 - HYPOS, H2-Home - Teilprojekt 5: Bilanzierung und Optimierung thermischer und elektrischer Energieflüsse" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen.

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