Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Entwicklung einer Crossover-freien Micro-Direkt-Methanol-Brennstoffzelle auf Basis Mikroelektromechanischer Systeme

AiF-FV Nummer: 18771

Laufzeit:

01.07.2015 - 31.12.2017

Forschungsstellen:

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

  • Institut für Mikroelektronik Stuttgart
    Allmandring 30a, 70569 Stuttgart
    www.ims-chips.de

Zusammenfassung:

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer leistungsfähigen mikroelektromechanischen Membran-Elektroden-Einheit für Mikro-Direkt-Methanol-Brennstoffzellen, die keinen Methanol-Crossover aufweist und dadurch konventionelle DMFC-Membranen im Hinblick auf Wirkungsgrad und Kompaktheit deutlich übertrifft. Zur Erreichung des Forschungszieles wird eine dünne (100 ? 1000 nm), hochdotierte SiO2-Diffusionssperrschicht entwickelt, die zur Vermeidung von bislang problematischen Spannungsrissen in eine mikrostrukturierte Si- bzw. Si3N4-Trägermembran integriert wird. Durch die Beschichtung mit einer funktionalen Stromableiter-/Katalysatorschicht wird diese Membran schließlich zu einer vollständigen Membran-Elektroden-Einheit erweitert und ein Brennstoffzellen-Funktionsmuster aufgebaut, welches eingehend auf Leistungsfähigkeit und Lebensdauer getestet wird. Der Fokus des Projekts liegt in der Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung protonenleitender SiO2-Schichten mit Leitfähigkeiten über 1,25*10-4 S/cm und deren Integration in eine Trägermembran, welche eine Dicke von weniger als 5 µm aufweist und über protonenleitende Mikrokanäle mit einem Durchmesser kleiner 1 µm verfügt. Daneben sind die Entwicklung einer Stromableiter-/Katalysatorschicht mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und katalytischer Aktivität als Ersatz für konventionelle Gasdiffusionslagen und der Aufbau eines Brennstoffzellen-Funktionsmusters mit einem Wirkungsgrad von über 40 % angestrebte Ergebnisse des Vorhabens. Durch die Vermeidung des Methanol-Crossover wird zudem der Betrieb mit stöchiometrischen Methanol-Wasser-Gemischen möglich. Die im Projekt erzielten Ergebnisse fördern die Etablierung einer Industrie für Mikrobrennstoffzellen, von der kmU der Mikrosystemtechnik, der Mikroelektronik und der Aufbau- und Verbindungstechnik profitieren. Mittelfristiges Ziel ist es, eine vollständige Wertschöpfungskette zur Herstellung eines Mikrobrennstoffzellensystems durch Unternehmen aus Deutschland zu realisieren.

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.