Verbundprojekt: PAULL- Projekt zur Aktivierung von Ultra-langen Lebensdauern; Teilvorhaben: Aufklärung der skalenübergreifenden Degradationsmechanismen während der elektronenmikroskopischen Charakterisierung der MEA vor und nach dem Betrieb.
Zeitraum
2019-12-01 – 2023-02-28
Bewilligte Summe
571.848,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETB018C
Leistungsplansystematik
Brennstoffzelle - PEMFC [EA2251]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Im Rahmen des Teilvorhabens werden am MPIE die Struktur von neuen Trägermaterialien und Katalysatoren (bestehend aus Pt und Pt Legierungen), deren Verteilung sowie der Schichtaufbau der gesamten Membran-Elektroden-Einheit (MEA) einschließlich der Dreiphasengrenze Membran-Katalysator-Trägermaterial mit höchstauflösenden elektronenmikroskopischen Verfahren vor und nach dem Betrieb untersucht. Ziel ist es mögliche Degradationsmechanismen auf verschiedenen Längenskalen (von der Mikro- bis hinab zu Nanometerebene) aufzudecken und durch geeignete Änderung der Materialien wenn möglich zu eliminieren, zumindest aber zu minimieren. Die Ergebnisse fließen direkt in die Entwicklung der einzelnen Komponenten der Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran (HTPEM) und der Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran (NTPEM) Brennstoffzellen ein. Wichtige Information über die neuartigen Kohlenstoffträgermaterialien wie deren Bindungsverhältnisse (sp3/sp2 Anteile) oder über die Größe, Form, Kristallstruktur, chemische Zusammensetzung, Elementverteilung der Katalysatoren sowie deren Veränderungen im Betrieb können nur mit höchstauflösenden elektronenmikroskopischen Methoden erhalten werden. Im Teilvorhaben werden daher die Transmissionselektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Rasterionenmikroskopie sowie deren analytischen Techniken wie die energiedispersive Röntgenspektroskopie oder Elektronenenergieverlust zum Einsatz kommen. Durch die erzielten Ergebnisse des Teilprojekts - Aufklärung der Struktur neuartiger Materialien und Materialverbunde sowie deren Veränderungen während des HTPEM und NTPEM Betriebs - lassen sich gemeinsam mit den Projektpartnern gezielt optimierte MEAs entwickeln und das Gesamtziel des Vorhabens - dem Erreichen von ultralangen Lebensdauern von Polymer basierten Brennstoffzellen im Heavy-Duty-Bereich und in Kleinstkraftwerken in Haushalten - verwirklichen.
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