Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Entwicklung eines kompakten µDMFC-Moduls mit integrierter Stofftrennung

AiF-FV Nummer: 18471

Laufzeit:

01.01.2015 - 30.06.2017

Forschungsstellen:

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

  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)
    Herrmann-von-Helmoltz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen
    http://www.imvt.kit.edu/

  • Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V.
    Eupener Straße 33, 30519 Hannover

Zusammenfassung:

Eine Vielzahl von Anwendungen wie Telefonie, GPS, Mp3, Fotografie, Video und Internet verschmelzen in multifunktionalen Geräten, wie Smartphones oder Tablets. Damit einher geht ein erhöhter Bedarf nach längerer Betriebsdauer und höherer Leistungsfähigkeit, der durch Batterien und Akkumulatoren nicht gestillt werden kann. Eine Brennstoffzelle auf Methanolbasis (DMFC) kann eine Lösung darstellen. Bislang wird typischerweise auf der Anodenseite eine Wasser-Methanolmischung mit maximal 5 Mol Methanol genutzt. Es empfiehlt sich ein geschlossener Anodenkreislauf mit Methanol-Zudosierung. Dafür muss sowohl bei der Zweiphasenströmung auf der Anode, als auch auf der Kathode eine Stofftrennung erfolgen, um eine Wasserrückführung auf die Anode zu realisieren. Die sekundären Phasen CO2 und Wasser können zu einer unkontrollierten Strömungsverteilung über den Zellstapel führen, was die Leistung signifikant reduzieren kann. Es ist daher zweckmäßig, die sekundären Phasen z.B. bereits nach jeder Zelle abzuscheiden. Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines µDMFC-Moduls aus metallischen Bipolarplatten mit einer integrierten Stofftrennung auf der Anode und der Kathode mit dem Zweck einer Medienrückführung auf der Anodenseite. In der Art eines Lab-On-A-Chip-Designs soll so ein flaches System entwickelt werden, welches die Funktionen µDMFC, CO2-Abscheidung und Feuchterückgewinnung vereint. Ein elementarer Teil für den Aufbau eines solchen Systems sind entsprechende Dichtungsmaterialien und ?konzepte, die ebenfalls in diesem Projekt erarbeitet werden sollen. Die geometrische Gestaltung der strömungsführenden Strukturen der Platten soll so ausgeführt werden, dass sie sich für eine Massenfertigung über einen Prägeprozess eignen. Bei erfolgreich abgeschlossenem Forschungsvorhaben kann ein äußerst kompaktes µDMCF-System aufgebaut werden, das auf eine schwere, großvolumige Wasser-/Methanolkartusche verzichten kann und sich z.B. als Ladegerät für portable Anwendungen eignet.

Förderhinweis:

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird 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.