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Für einen Energiesektor, der zukünftig im hohen Maße auf erneuerbaren Quellen beruht, sind Energiespeicher unverzichtbar, um die heute gewohnte Versorgungssicherheit auch in Zeiten geringer Einspeisung aus Wasser, PV- und/oder Windkraftanlagen garantieren zu können. Da konventionelle Speichertechnologien wie beispielsweise Pumpspeicherkraftwerke durch fehlende mögliche Standorte in Deutschland nicht weiter ausgebaut werden, sind Alternativen notwendig. Es ist Konsens, hierfür emissionsarme Strategien zu entwickeln, um die gesetzten Ziele zur Reduktion von CO2 Emissionen zu erreichen. Neben Batterien, die vorzugsweise für Kurzzeitspeicher einzusetzen sind, bietet sich Wasserstoff als umweltfreundlicher Sekundärenergieträger an, der in großen Mengen gespeichert und in Brennstoffzellen mit hohem Wirkungsgrad emissionsfrei in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Da elementarer Wasserstoff nicht natürlich vorkommt, ist dieser zuvor zu generieren. Überschüsse aus regenerativen Energiequellen können hierfür ideal genutzt werden. In diesem Beitrag wird ein aussichtsreiches Konzept für einen modularen Hochdruckelektrolyseur vorgestellt, welcher erlaubt, Wasserstoff bei einem hohen Ausgangsdruck bereitzustellen. Durch den prinzipiellen Aufbau, ist ein beliebiges Druckniveau am Ausgang nur von der mechanischen Stabilität der verwendeten Bauteile abhängig. Hierdurch ist es möglich, Wasserstoff direkt in einen Druckgasspeicher oder eine Pipeline zu produzieren, ohne einen zusätzlichen Verdichter nutzen zu müssen. Dies resultiert in signifikanten Kosteneinsparungen und verbessert den Systemwirkungsgrad zukünftiger Anlagen entscheidend.
For this experimental work gas diffusion electrodes (GDE) with low platinum loading are prepared for the application as anodes in polymer electrolyte membrane fuel cells. As catalyst support material, carbon nano fibres (CNF) are investigated due to high specific surface area as well as high graphitisation degree. Optimisation is achieved by an economic and environmental friendly pre-treatment process in oxygen plasma. For electrode preparation an ink is used containing oxygen plasma activated CNFs as well as hydrophilic polymer. After spray coating of this CNF ink on a graphitic substrate, platinum is deposited by pulse plating method. Preliminary results established that the plasma activation improves considerably CNF dispersibility as well as the amount, respectively, the morphology of the deposited platinum. Morphology and microstructure are observed by electron microscopy. Platinum loading is determined by thermogravimetric analysis to be in the range of 0.010 to 0.016 mg cm-2. Furthermore, MEAs are prepared from these GDEs and testing is performed in a novel modular test stack based on hydraulic compression. Technical information about the test stack design and functions are given in this work. In this test environment maximum specific power output of 182 mW cm-2 has been obtained under robust operation conditions.