IEA AFC Annex 31: Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (Arbeitsperiode 2017 - 2019)
Kurzbeschreibung
Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen sind für verschiedene Anwendungen geeignet. Dazu gehört der Einsatz in Geräten wie tragbaren Computern und Smartphones, aber auch für den Transport im Automobilbereich und für die dezentrale Energieversorgung in Blockheizkraftwerken (BHKW) für den stationären Einsatz.
Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Rahmen des Annex 31 umfassen alle Aspekte von PEFCs (Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen) und der damit verbundenen Brennstoffaufbereitung.
Die Verbesserung der Katalysatoraktivität innerhalb phosphorsäurehaltiger Elektrolyte wurde untersucht. Um stabilere Systeme auf Pt-Basis zu erhalten, wurden mit Polyanilin (PANI) beschichtete Katalysatoren mit verschiedenen Mengen an PANI synthetisiert und charakterisiert.
Die Erhaltung und Verbesserung der Lebensdauer von PEFCs wurde durch die Untersuchung von Anfahr- und Abschaltvorgängen bei niedrigen Temperaturen (T<0 °C) erforscht. Umfassende elektrochemische und analytische Charakterisierung wurde genutzt, um die Degradationsmechanismen zu bestimmen und um innovative Strategien für das Starten und Abstellen in Anwendungen der Elektromobilität zu entwickeln.
Zusätzliche Untersuchungen zu den Degradationseffekten wurden in Bezug auf gasförmige Verunreinigungen im Brennstoff durchgeführt. Durch die Zugabe von spezifischen Verunreinigungen, z.B. H2S oder CO, zum Wasserstoffstrom und die Verwendung einer segmentierten Zelle wird der Einfluss dieser Spurenverbindungen in Langzeitexperimenten von über 1000 h untersucht.
Die Brennstoffverarbeitung und -bereitstellung ist für die Etablierung von wasserstoff- und brennstoffzellenbasierten Mobilitätskonzepten von entscheidender Bedeutung. Im Reformer-Eisen-Dampf-Prozess (RESC-Prozess) wird ein reduktiver Synthesegasstrom aus der Dampfreformierung als Reduktionsmittel für Eisenoxid-Pellets verwendet. Durch Reoxidation dieses Sauerstoffträgermaterials wird reiner Wasserstoff freigesetzt. Eine Proof-of-Concept-Anlage zur Freisetzung von ultrareinem Wasserstoff bei erhöhtem Druck wurde aufgebaut. Der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung lag auf den Prozessparametern, der Synthese des Sauerstoffträgers und dem Einfluss von Spurenverunreinigungen im Einsatzgas auf die Produktgasreinheit.
Projekt-Bilder
Nutzungshinweis: Die unter Projekt-Bilder aufgelisteten Bilder stammen aus den Projekten, die im Rahmen der Programme Stadt der Zukunft, Haus der Zukunft und IEA Forschungskooperation entstanden sind. Sie dürfen unter der Creative Commons Lizenz zur nicht-kommerziellen Nutzung unter Namensnennung (CC BY-NC) verwendet werden.
Publikationen
IEA Fortschrittliche Brennstoffzellen (AFC) Annex 31: Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (Arbeitsperiode 2017 - 2019)
Annex 31 ist ein forschungs- und entwicklungsorientierter Task mit dem Ziel der Identifizierung und Entwicklung von Techniken und Materialien, die zur Kostenreduktion und zur Lebensdauererhöhung von Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFCs) führen.
Schriftenreihe
38/2020
M. Lammer, K. Malli, R. Zacharias, A. Jany, K. Kocher, M. Grandi, B. Hammer, V. Hacker
Herausgeber: BMK
Deutsch, 43 Seiten
Downloads zur Publikation
Berichte und Studien
- Co-production of pure hydrogen, carbon dioxide and nitrogen in a 10 kW fixed-bed chemical looping system (2020)
- Performance strategy for efficient cold start of polymer electrolyte fuel cells (2018)
Buchkapitel in Fuel Cells and Hydrogen. From Fundamentals to Applied Research
Die Ergebnisse der Annexe 31 und 35 werden in mehreren Kapiteln des Buches "Fuel Cells and Hydrogen. From Fundamentals to Applied Research" beschrieben.
Abstracts
Abstracts im Rahmen des 4th International Workshop on Hydrogen and Fuel Cells 2018
- Improvement of iron based oxygen carrier synthesis for chemical looping hydrogen (2018)
- Prototype-scale hydrogen production from renewables via chemical-looping (2018)
- Influence of biogas trace compounds on the purity of hydrogen production with the reformer steam iron process (2018)
Abstracts im Rahmen des AIChE Annual Meeting 2018 in Pittsburgh
- High-pressure hydrogen production with inherent carbon dioxide sequestration via chemical looping (2018)
- High Purity Hydrogen Production in a 10 kWth Fixed Bed RESC Prototype System (2018)
Weitere Publikationen
- Newsletter, Task-Reports u v.m.
- Hochreiner Wasserstoff aus ICVT-Laboranlage (2018)
- Wasserstoff aus Biomasse – Staatspreis für Mobilität 2017 in Biobased Future Nr. 9 - April 2018
- Catalyst development to mitigate start-stop induced degradation in Polymer Electrolyte Fuel Cells (2018)
- Billigere Brennstoffzelle für daheim (Artikel in Die Presse)
Weitere Publikationen finden sich auf der Seite der vergangenen Arbeitsperiode.
Teilnehmende Staaten
Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Israel, Italien, Japan, Kanada, Mexico, Österreich, Schweden, Südkorea, USA
Kontaktadresse
Brigitte Hammer, Bakk.
Prof. Dr. Viktor Hacker
Technische Universität Graz
Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
Brennstoffzellenlabor
Inffeldgasse 25 C, 8010 Graz
E-Mail: brigitte.hammer@tugraz.at
Tel.: +43 (316) 873-8781