Entwicklung und Charakterisierung eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Timo Kurz

Im Rahmen der Promotion wird ein funktionsfähiger Prototyp eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems mit einer elektrischen Leistung von ca. 100 Watt auf Basis von PBI-Membranen entwickelt.Das System soll speziell zur Verwendung von Reformatgas aus einem Ethanol-Reformer geeignet sein. Es wird damit Teil eines mit Bio-Ethanol betankbaren portablen Stromerzeugers.Im Bereich der portablen Energieversorgung bieten sich bisher Polymer-Elektrolytmembran(PEM)-Brennstoffzellensysteme als Alternative zu Akkus aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und Laufzeit an. Allerdings zeigen sich bei ihren Einsatz folgende Probleme: Sie benötigen reinen Wasserstoff als Brennstoff. Dieser lässt sich jedoch nur mit großem energetischem Aufwand erzeugen und speichern. Außerdem sind konventionelle PEM-Brennstoffzellen im Betrieb auf eine Befeuchtung ihrer Zellmembran angewiesen. Dies erhöht den apparativen Aufwand und verkompliziert die Betriebsführung.Eine Membran aus PBI (Polybenzimidazol) verspricht, beide Probleme zu lösen. Durch sie werden höhere Zelltemperaturen (bis 200°C) möglich. Bei diesen höheren Temperaturen ist die Brennstoffzelle nun auch in der Lage, Reformatgas aus flüssigen Brennstoffen zu verwenden.Außerdem benötigt die Zellmembran keine Befeuchtung mehr. Damit lässt sich eine einfachere Betriebsführung des Gesamtsystems realisieren.Während der Systementwicklung werden die neuen Zellen mit geeigneten Messmethoden charakterisiert. Außerdem werden verschiedene Materialien für ihre Eignung in den Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen untersucht. Unterstützt wird die Systementwicklung durch Simulationssoftware.Die Promotion findet in der Arbeitsgruppe Brennstoffzellensysteme der Abteilung Energietechnik am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg statt.

Förderzeitraum:
01.10.2006 - 30.09.2009

Institut:
Universität Duisburg-Essen
Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Lehrstuhl für Energietechnik

Betreuer:
Prof. Dr. Angelika Heinzel

E-Mail: E-Mail schreiben