Membran-Elektroden-Einheit (MEA) für Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen auf Basis von Polymer/Ionischer Flüssigkeit-Kompositen

• Antragsteller: Professor Dr. Rolf Hempelmann
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276505074

Der vorliegende deutsch/koreanische Gemeinschaftsantrag (DFG / NRF) beinhaltet Grundlagenuntersuchungen an Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (HT-PEMFC), die bei Temperaturen deutlich über 100°C arbeiten, ohne dass das Brenngas befeuchtet werden muss. Die Membran wird ein Komposit aus einem geeigneten Trägerpolymer und einer geeigneten protonenleitenden Ionischen Flüssigkeit (PIL) sein. Das ist eine Alternative zu der HT-PEMFC, die auf Benzimidazol/ Phosphorsäure basiert (Stand der Technik). Der koreanische Partner ist ein Spezialist für Polymer-Elektrolyt-Membranen und wird diese derart präparieren, dass geeignete Ionische Flüssigkeiten an den inneren Grenzflächen absorbiert oder sogar chemisorbiert (kovalente Bindung?) werden können. Der deutsche Partner hat langjährige Erfahrung auf dem Gebiet Ionische Flüssigkeiten; er wird geeignete protische Ionische Flüssigkeiten identifizieren und synthetisieren. Beide Partner werden die Protonenleitfähigkeit untersuchen und an der Aufklärung des Mechanismus der Protonenleitung arbeiten. Der deutsche Partner ist auch Spezialist für Elektrokatalyse; er wird geeignete Elektrokatalysatoren identifizieren und präparieren und wird daran arbeiten, den Mechanismus der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) in diesem neuartigen Polymer/Ionische Flüssigkeit/Elektrokatalysator-Systemen aufzuklären. Das ist deshalb so wichtig, weil die ORR immer der geschwindigkeitsbestimmende Schritt im PEMFC-Betrieb ist. Brennstoffzellen mit einer Betriebstemperatur deutlich über 100 °C ermöglichen die Nutzung der Abwärme in sogenannten Brennstoffzellen-Heizungen (Kraft-Wärme-Kopplung). Brennstoffzellentests mit den neuartigen MEAs sollen an beiden Standorten vorgenommen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartner: Professor Dr. Sang Yong Nam