Verbundvorhaben: POREForm- Entwicklung von porenoptimierten Katalysatoren und Katalysatorschichten für Hochleistungs-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen; Teilvorhaben: Verarbeitung der Katalysatoren in effiziente Elektrodenstrukturen und Hoch-Durchsatz-Untersuchung von Katalysatorschichten
Zeitraum
2020-10-01 – 2024-03-31
Bewilligte Summe
748.282,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETB027A
Leistungsplansystematik
Brennstoffzellen - Weitere Technologien und nicht zugeordnet [EA2259]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Hauptziel des Konsortialprojekts ist die Entwicklung von Katalysatoren mit gezielt einstellbarer Porenstruktur für leistungsfähige Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen. Ziel des Arbeitspaketes 6 ist die Herstellung von Katalysatorschichten aus porenoptimierten Katalysatoren wie sie in AP 1 und AP 5 hergestellt werden, um eine möglichst hohe Leistung in Brennstoffzelltests unter relevanten Betriebsbedingungen zu erreichen. Ein zentraler Aspekt ist hierfür eine Kontrolle des Phasenanteils der Poren und der genauen Porengrößenverteilung in der Katalysatorschicht, welche neben den synthesebedingten Mesoporen (2-50 nm) auch eine gewisse Makroporosität aufweisen muss (>50 nm). Letztere sind insbesondere für den Massentransport in Katalysatorschichten zuständig und werden über eine geeignete Verarbeitung des Katalysators und verschiedenen Zusätzen erreicht. Im Arbeitspaket 7 werden die Katalysatormaterialien in Halbzellenuntersuchungen an Gasdiffusionselektroden (GDE) getestet. Dabei kann der Einfluss verschiedener Katalysatorschichtparameter auf die Aktivität und Stabilität in Brennstoffzellen deutlich schneller als mit herkömmlichen Brennstoffzellentests ermittelt und somit die Entwicklung und Optimierung der Katalysatoren und Katalysatorschichten wesentlich beschleunigt werden. Entscheidende Parameter für die Untersuchung sind Ionomergehalt und –verteilung, Katalysatorbeladung sowie die Porenstruktur auf der Micro- und Mesoskala. Im Verlauf des Projektes wird außerdem eine Hoch-Durchsatz-Methode entwickelt. Die erfolgreiche Umsetzung eröffnet die Möglichkeit in kürzester Zeit gradierte Elektrodenschichten vollautomatisch abzurastern, und somit einzigartige und vergleichbare Daten über den Einfluss verschiedenster Parameter zu erhalten.