Zur Begrenzung der Erderw\u00c3\u00a4rmung m\u00c3\u00bcssen unter anderem schwer bzw. nicht elektrifizierbare Sektoren (z.B. Schiffs-, Flug-, und Schwerlastverkehr) dekarbonisiert werden. Hierf\u00c3\u00bcr kann Wasserstoff verwendet werden, dessen chemische Energie in mobilen Anwendungen durch Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen (PEMFCs) in elektrische Energie umgewandelt wird. Bez\u00c3\u00bcglich der Leistungsf\u00c3\u00a4higkeit 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\u00c3\u00a4higkeit und Lebensdauer einb\u00c3\u00bc\u00c3\u0178t.<\/p>\n
Nat\u00c3\u00bcrlicherweise treten im Betrieb zwischen Ein- und Auslass der Reaktionsgase lokal unterschiedliche Betriebsparameter (Gradienten) auf. So steigt z.B. die Betriebstemperatur zum Gasauslass durch das Stattfinden exothermer Reaktionen an. Diese Reaktionen verbrauchen Sauerstoff und erzeugen Wasser, sodass die Sauerstoffkonzentration zum Gasauslass sinkt und die Wasserkonzentration steigt. Die Elektroden als Teil der MEA k\u00c3\u00b6nnen zwar auf ein Set von Betriebsbedingungen optimiert werden, eine Optimierung auf s\u00c3\u00a4mtliche Sets von Betriebsbedingungen ist aber nicht m\u00c3\u00b6glich. So existieren bei einem einzelnen Elektrodendesign lokal suboptimale Kombinationen aus Betriebsbedingung und Elektrodendesign, die zu Leistungs- und Lebensdauereinbu\u00c3\u0178en f\u00c3\u00bchren. Das Verwenden mehrerer Elektrodendesigns zwischen Zelleinlass und -auslass (d.h. In-Plane-Gradient im Elektrodendesign) erm\u00c3\u00b6glicht 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\u00c3\u00bcpft werden soll.<\/p>\n
Die Promotion unterscheidet sich von diesen bisherigen Forschungsergebnissen\u00c2\u00a0durch die Verwendung eines massentauglichen, skalierbaren Elektroden-Herstellungsprozesses, durch eine Verifizierung der Gradienten nach der Herstellung mittels ex-situ-Charakterisierung sowie durch die Durchf\u00c3\u00bchrung einer techno\u00c3\u00b6konomischen Analyse. Die Ziele der Promotion sind ein vertieftes Verst\u00c3\u00a4ndnis 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\u00c3\u00bchrung und den Markthochlauf von PEMFCs und damit die Dekarbonisierung des Verkehrssektors unterst\u00c3\u00bctzen sowie den Platin-Bedarf der Elektroden verringern und somit die endlichen Platin-Ressourcen sch\u00c3\u00bctzen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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