Zentrum für
BrennstoffzellenTechnik
ZBT GmbH

Projektstart: PROTONLY - Neue Membran Generation mit Barriereschichten

Das Ziel des Forschungsvorhabens "PROTONLY - Neue Membran Generation mit protonen durchlässigen Barriereschichten für elektrochemische Anwendungen" ist es, durch auf Membrane aufgebrachte Diffusions-Sperrschichten, bestehend aus Graphen oder anderen 2D-Materialien, den Crossover und die damit verbundenen Nebenreaktionen deut­lich zu reduzieren, ohne dabei die Protonenleitfähigkeit signifikant zu senken.

Folie mit gesprühter Graphenschicht (Foto: AMO GmbH)

Mit Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMBZ), Direktmethanol-Brennstoffzel­len (DMBZ) oder Vana­di­um-Redox-Flow-Batterien (VRFB) stehen heute Technologien zur Strom­erzeugung zur Verfügung, mit denen sich ein neuartiges Energieversorgungskonzept basierend auf Stromspeicherung und Rückverstromung realisieren lässt.

Bei PEMBZ, DMBZ sowie VRFB werden Polymerelektrolyte zur physikalischen Trennung der Elek­troden eingesetzt. Dabei haben die Polymerelektrolyte (Membran) zu­sätz­lich die Funk­tion, den Protonentransfer zwischen den Elektroden zu realisieren.

Das Problem an den aktuell kommerziell verfügbaren Membranen ist, dass neben Protonen auch andere Spezies hindurch diffundieren können. Je nach betrachtetem System werden durch die ungewollte Dif­fusion bzw. Migration (Crossover) Neben­re­ak­tionen hervorgerufen, die den Wirkungsgrad und / oder die Lebens­dauer des Energie­wandlers oder –speichers he­rab­setzen.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, durch auf die Membran aufgebrachte Diffusions-Sperrschichten, bestehend aus Graphen oder anderen 2D-Materialien, den Crossover und die damit verbundenen Nebenreaktionen deut­lich zu reduzieren, ohne dabei die Protonenleitfähigkeit signifikant zu senken.

Nach dem erfolgreichen Applizieren der Sperrschichten auf den Membranen, werden diese am ZBT in den relevanten Systemen umfangreich getestet. Es werden spezielle Testzellen für PEMBZ, DMBZ und VRFB aufgebaut und entsprechende Validierungsversuche durchgeführt.

  • Projekt PROTONLY
  • Förderkennzeichen: 49VF170040
  • PT: Euronorm, beauftragt von BmWi
  • Förderprogramm: INNO-KOM
  • Förderzeitraum: 01.11.2018 bis 30.04.2021
  • Abteilung Elektrochemie und Schichttechnik
  • Projektpartner AMO GmbH Aachen