Zur Begrenzung der Erderw\u00e4rmung m\u00fcssen unter anderem schwer bzw. nicht elektrifizierbare Sektoren (z.B. Schiffs-, Flug-, und Schwerlastverkehr) dekarbonisiert werden. Hierf\u00fcr kann Wasserstoff verwendet werden, dessen chemische Energie in mobilen Anwendungen durch Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen (PEMFCs) in elektrische Energie umgewandelt wird. Bez\u00fcglich der Leistungsf\u00e4higkeit und der Lebensdauer von PEMFCs besteht aber noch Optimierungsbedarf. Hierzu muss u.a. die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) optimiert werden, die bei suboptimalen Betriebsbedingungen Leistungsf\u00e4higkeit und Lebensdauer einb\u00fc\u00dft.<\/p>\n
Abh\u00e4ngig vom Arbeitspunkt treten im Betrieb zwischen Ein- und Auslass der Reaktionsgase lokal unterschiedliche Betriebsparameter (Gradienten) auf. So kann ein Gradient in der relativen Feuchte der Reaktionsgase zu einer lokalen \u00dcber- oder Unterbefeuchtung der MEA f\u00fchren. Die Elektroden als Teil der MEA k\u00f6nnen zwar auf eine Gasfeuchte optimiert werden, eine Optimierung auf mehrere Feuchten ist aber nicht m\u00f6glich. So existieren bei einem einzelnen Elektrodendesign lokal suboptimale Kombinationen aus Feuchtebedingung und Elektrodendesign, die zu Leistungs- und Lebensdauereinbu\u00dfen f\u00fchren. Das Verwenden mehrerer Elektrodendesigns zwischen Zelleinlass und -auslass (d.h. In-Plane-Gradient im Elektrodendesign) erm\u00f6glicht hingegen die Optimierung jedes Designs auf die lokal vorherrschende Feuchte. Es existieren bereits Forschungsergebnisse zu Elektroden mit In-Plane-Gradienten, an denen mit der Promotion angekn\u00fcpft werden soll.<\/p>\n
Die Promotion unterscheidet sich von diesen bisherigen Forschungsergebnissen\u00a0durch die Verwendung eines massentauglichen, skalierbaren Elektroden-Herstellungsprozesses, durch eine Verifizierung der Gradienten nach der Herstellung mittels ex-situ-Charakterisierung sowie durch die Durchf\u00fchrung einer techno\u00f6konomischen Analyse. Die Ziele der Promotion sind ein vertieftes Verst\u00e4ndnis der Funktionsweise von Elektroden mit In-Plane-Gradienten, die Bewertung der Herstellbarkeit dieser In-Plane-Gradienten mit massentauglichen Herstellungsprozessen und die Bewertung der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit.<\/p>\n
Im Erfolgsfall kann diese Promotion die Markteinf\u00fchrung und den Markthochlauf von PEMFCs und damit die Dekarbonisierung des Verkehrssektors unterst\u00fctzen sowie den Platin-Bedarf der Elektroden verringern und somit die endlichen Platin-Ressourcen sch\u00fctzen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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