IEA AFC Annex 31: Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (Arbeitsperiode 2017 - 2019)

Annex 31 ist ein forschungs- und entwicklungsorientierter Task. Ziel ist, Techniken und Materialien zu identifizieren und zu entwickeln, die zu einer Kostenreduktion führen und die Leistung und Lebensdauer der Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFCs), der Direkt-Brennstoff-Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (DF-PEFCs) und entsprechender Brennstoffzellensysteme verbessern.

Kurzbeschreibung

Die Einsatzbereiche der PEM Brennstoffzellen umfassen portable Anwendungen zur Stromversorgung von elektronischen Kleinverbrauchern wie Laptops oder Smartphones, mobile Anwendungen als Fahrzeugantrieb im Transportsektor und stationäre Anwendungen wie die Kraft-Wärme- Kopplung (KWK) oder die dezentrale Stromerzeugung.

Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des Annexes umfassen alle Aspekte der PEFCs und der DF-PEFCs.

Neue Materialien für Brennstoffzellenstapel

Die Forschungsarbeiten dieses Themenbereichs konzentrieren sich auf die Entwicklung und Erforschung neuer Materialien und Designs für Polymer-Elektrolyt-Membranen, Katalysatoren für Elektroden, Supportmaterialien für Katalysatoren, Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten. Ziel ist neben der Kostenreduktion die Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer der PEFCs.

System, Komponenten und Balance of Plant-Gesichtspunkte

Der Fokus dieser Teilaufgabe liegt auf der Stapel- und Systementwicklung sowie auf Gesichtspunkten der Anlagenperipherie. Es beinhaltet Systemanalyse, Hardwaredesign für Stapelsysteme und die Entwicklung und Konstruktion von Prototypen. Weiters inkludiert dieser Arbeitsbereich die Standardisierung von Testverfahren. Dazu werden die Auswirkung von Schadstoffen auf die Lebensdauer, das Wasser- und Wärmemanagement sowie optimale Betriebsbedingungen untersucht und analysiert. Die Reformerentwicklung für PEFCs, für CHP und APU Anwendungen zählen zudem zu den Inhalten dieses Themenbereichs.

Änderung der Strom- und Temperaturverteilung in einer Brennstoffzelle (Quelle: Technische Universität Graz, CEET)
Änderung der Strom- und Temperaturverteilung in einer Brennstoffzelle (Quelle: Technische Universität Graz, CEET)

Direkt-Brennstoff-Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle

Die dritte Teilaufgabe konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung der DF-PEFC-Technologie, einschließlich der Direkt-B- Brennstoffzellen, der Direkt-Ethanol-Brennstoffzellen und Direkt-Borhydrid- Brennstoffzellen. Im Fokus stehen die Entwicklung von Zellmaterialien, Untersuchung der Beziehung zwischen Zellleistung und Betriebsbedingungen, Stapel- und Systemdesign sowie deren Analyse und Forschung hinsichtlich brennstoffspezifischer Aspekte für diese Systeme.

Verschiedene Konzepte der Direkt-Borhydrid-Brennstoffzelle (Quelle: Technische Universität Graz, CEET)
Verschiedene Konzepte der Direkt-Borhydrid-Brennstoffzelle (Quelle: Technische Universität Graz, CEET)

Publikationen

Teilnehmende Staaten

Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Israel, Italien, Japan, Mexiko, Österreich, Schweden, Schweiz Südkorea, und USA. China wurde die Teilnahme am Technology Collaboration Program zugesagt.

Kontaktadresse

Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Viktor Hacker
Labor für Brennstoffzellensysteme
Technische Universität Graz
Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
Inffeldgasse 25C, 8010 Graz
E-Mail: viktor.hacker@tugraz.at
Tel.: +43 316 873 8780

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