Projekte

Schwindende fossile Rohstoffreserven für Kraftstoffe bei gleichzeitig steigendem Energiebedarf und das ständig steigende Bewusstsein für den verheerenden Einfluss des aktuellen Energieverbrauchs auf die Umwelt treiben die weltweiten Aktivitäten in der Energieforschung an. In diesem Zusammenhang werden Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) wegen ihrer hohen thermodynamischen Effizienz und Energiedichte als eine vielversprechende alternative Energiequelle für tragbare, fahrbare und stationäre Anwendungen offensiv weiterentwickelt. Wasser ist das Lebenselixier dieser Zellen; es entsteht bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff und wird in der Membran und den Katalysatorschichten benötigt, um die Protonenleitung und somit die elektrochemischen Reaktionen zu ermöglichen. Ein mangelhaftes Wassermanagement kann die Energiedichte um 30-50% reduzieren und Betriebsunterbrechungen verursachen sowie eine verminderte Lebensdauer der PEMFC zur Folge haben. Wassermanagement ist deshalb der entscheidende Faktor, der unterschiedliche Prozesse in nahezu allen Brennstoffzellenkomponenten auf unterschiedlichen Skalenebenen beeinflusst. Das im Jahr 2008 gegründete PEM-Ca-D Forschungsnetz zum Thema Mikro-Wassermanagement in PEMFC ist eine breit angelegte Initiative, um dieses Thema gemeinsam zu adressieren. Es kombiniert die Stärken der Wissenschaftler von 10 führenden deutschen und kanadischen Forschungsinstituten und Universitäten in den Bereichen Entwicklung und Charakterisierung moderner Werkstoffe, bildgebende Verfahren und Visualisierung, elektrochemische Diagnostik und Ingenieurswissenschaften. Projektziele sind die Verbesserung der Materialeigenschaften der Brennstoffzellenkomponenten, des Zelldesigns sowie die Optimierung der Betriebführung der Brennstoffzelle. Die Zusammenarbeit zwischen den Partnerinstitutionen wird auch durch den Austausch von Studenten und Wissenschaftler gefördert.