IEA AFC Annex 31: Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (Arbeitsperiode 2020 - 2024)

AFC Annex 31 befasst sich mit der technologischen Entwicklung der Schlüsselkomponenten von Brennstoffzellen, der Systementwicklung, der Unterstützung der Markteinführung durch die Analyse und Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen und dem Abbau von Markteintrittsbarrieren.

Kurzbeschreibung

In AFC Annex 31 werden alle Aspekte von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen bearbeitet. Sowohl einzelne Komponenten als auch Brennstoffzellenstapel und Systemaspekte werden eingehend behandelt.

Die österreichische Beteiligung ist forschungs- und entwicklungsfokussiert. Dazu zählen die Charakterisierung, Evaluierung und Optimierung von Brennstoffzellen sowie die Entwicklung von Materialien und Techniken zur Senkung der Kosten und zur Verbesserung der Leistung und Lebensdauer. Die betrachteten Systeme umfassen die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) und Direkt-Brennstoffzellen wie zum Beispiel die Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC) und die Direktethanol-Brennstoffzelle (DEFC) sowie die entsprechenden Gesamtsysteme. Im Vordergrund stehen folgende F&E-Aktivitäten:

Charakterisierung und Optimierung von Brennstoffzellen

Die Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Schädigungen der Zellen werden mit spezialisierten Testständen für Stresstestuntersuchungen bestimmt. Dabei werden die Ausdünnung der Membran, die Bildung von Pinholes sowie das Langzeitverhalten von Brennstoffzellen bei Last- und Temperaturwechsel untersucht.

Fertigung der Membran-Elektroden-Einheit (MEA)

Der Einsatz neuer Katalysatorsysteme erfordert neue Konzepte zur Herstellung leistungsfähiger Membran-Elektroden-Einheiten. Je nach der Viskosität der Katalysator-Suspension kommen dabei Sedimentations-, Imprägnierungs- und Sprühverfahren zum Einsatz.

Herstellungsmethode für Brennstoffzellen-Anionen-Austauschmembranen auf PVA/PDDA-Basis, aus Samsudin et al. 'Preparation and Characterization of PVA/PDDA/Nano-Zirconia Composite Anion Exchange Membranes for Fuel Cells' Polymers, vol. 11, no. 9, 1399, Springer 2019, lizensiert nach CC-BY 4.0.

Komponenten- und Materialentwicklung

Die Charakterisierung von Elektroden und Membranen erfolgt mittels Strom- / Spannungsverläufen, Elektrochemischer Impedanzspektroskopie und ex situ Analytik. Polymetallische Katalysatorsysteme werden optimiert und mittels Cyclovoltammetrie, Elementaranalyse und Elektronenmikroskop evaluiert.

Brennstoffkonditionierung

Innovative Verfahren zur Feinreinigung des Brennstoffs und der Einfluss von Spurenverunreinigungen auf die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen werden evaluiert.

Schematische Darstellung des RESC Prozesses, © Graz University of Technology, Bock.

Publikationen

Projektbeschreibung (2-Seiter)

Teilnehmende Staaten

China, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Israel, Japan, Mexiko, Österreich, Schweden, Schweiz, Spanien, Südkorea, USA (Leitung)

Kontaktadresse

Prof. Dr. Viktor Hacker
Brigitte Hammer, Bakk.
DI Michael Lammer
Technische Universität Graz
Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
Brennstoffzellenlabor
Inffeldgasse 25 C, 8010 Graz
E-Mail: viktor.hacker@tugraz.at; brigitte.hammer@tugraz.at; michael.lammer@tugraz.at
Tel.: +43 (316) 873-8780; +43 (316) 873-8781; +43 (316) 873-8795