Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Entwicklung einer Hochtemperatur-PEM Brennstoffzelle mit keramischen Bipolarplatten auf Basis von Multilayerstrukturen

AiF-FV Nummer: 17360

Laufzeit:

01.09.2012 - 31.08.2015

Forschungsstellen:

  • Zentrum für Brennstoffzellen gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    www.zbt-duisburg.de/

  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologie und Systeme IKTS
    Michael-Faraday-Str. 1, 7629 Hermsdorf
    www.ikts.fraunhofer.de

Zusammenfassung:

Mit der vergleichsweise jungen Hochtemperatur-PEM Technologie steht dagegen Wärme auf einem Temperaturniveau von 150 bis 200 °C zur Verfügung. Die erhöhte Betriebstemperatur der HT-PEM-Zelle bewirkt, dass die Membranen im Gegensatz zu konventionellen PEM-Membranen keine zusätzliche Befeuchtung benötigen, führt zu einer deutlich höheren Schadstofftoleranz und ermöglicht die effiziente Wärmeabfuhr auch bei extremen Umgebungstemperaturen. Zielstellung des Projektes ist die Entwicklung eines keramischen HT-PEM Brennstoffzellen Funktionsmusters, das den Stand der Technik in Bezug auf Kompaktheit, Assemblierbarkeit und Systemrobustheit deutlich übertrifft. Der Gesamtwiderstand einer derartigen Bipolarplatteneinheit setzt sich aus den Kontaktwiderständen zur Gasdiffusionsschicht (GDL), den Bulkwiderständen der Bipolar-Halbplatten und dem inneren Kontaktwiderstand zwischen den beiden Bipolar-Halbplatten zusammen. Hierbei trägt der innere Kontaktübergangswiderstand den größten Anteil am Gesamtwiderstand bei. Eine deutliche Reduzierung des Stackvolumens bzw. -gewichts ist daher unmittelbar an neuartige Bipolarplatten- und Kühlkonzepte gekoppelt. Im dem Vorhaben soll erstmalig ein keramisches HT-PEM Stackkonzept verfolgt werden. Der innovative Ansatz des Vorhabens besteht darin, die Kühlkanäle bei der Herstellung der Bipolarplatte aus dünnen Keramik-Lagen direkt in die Bipolarplatteneinheit zu integrieren. Bei dem neuen Stackkonzept werden somit keine zweiteiligen Bipolarplattenmodule mehr benötigt. Elektrisch leitfähige Durchkontaktierungen (Vias) sorgen für die elektrische Verbindung zwischen anodischem und kathodischem Bipolarplatten-Flowfield. Ein Fokus des Vorhabens liegt daher in der Entwicklung von Foliengießschlickern aus keramischen Materialien, die eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure aufweisen, sowie in der Optimierung des Sinterverhaltens der foliengegossenen Materialien.

Förderhinweis:

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Abschlussbericht:

Abschlussbericht zum Download