Neues Material für heiße Brennstoffzellen


Mit einem neuen Membranmaterial könnten PEM-Brennstoffzellen künftig bei höheren Temperaturen arbeiten. Das haben amerikanische Chemiker in Experimenten mit der Substanz Triazol gezeigt, die sie in die Polymermembran der Brennstoffzelle einbauten. Damit konnten Betriebstemperaturen von 120 Grad Celsius erreicht werden.

Membranen aus einem Nafion genannten Material sind bislang Standard für PEM-Brennstoffzellen. Doch diese Systeme können nicht bei Temperaturen von über 100 Grad Celsius betrieben werden. Foto: Dupont

Bisher arbeiten PEM-Brennstoffzellen bei 80 bis 90 Grad Celsius. Weltweit suchen zahlreiche Forschergruppen jedoch nach einem Membranmaterial, das Temperaturen von deutlich über 100 Grad Celsius aushält. Ein solches Brennstoffzellensystem hätte eine ganze Reihe von Vorteilen: Höhere Arbeitstemperaturen sind für die Hausenergie günstiger, da damit die entstehende Wärme effektiver ausgenutzt werden kann. Auch muss die Membran so genannter Hochtemperatur-PEMs nicht mit großem Aufwand feucht gehalten werden muss, da sie auch ohne Wasser Protonen leitet.

Zu den wichtigsten Pluspunkten gehört schließlich die mit den Temperaturen steigende Unempfindlichkeit der Zelle gegen Kohlenmonoxid: Das im Brenngas Wasserstoff in Spuren vorhandene Gas beeinträchtigt die Wirkung der Platinkatalysatoren. Es muss daher in einem aufwändigen Reinigungsschritt entfernt werden. Ab 150 Grad kann das CO den Katalysatoren hingegen kaum mehr etwas anhaben.

Die Wissenschaftler vom Georgia Institute of Technology in Atlanta konnten nun mithilfe von Triazol eine Membran herstellen, die bei Temperaturen von 120 Grad Celsius stabil bleibt. Laut den Entwicklern sei das Wassermanagement der Zelle so bereits einfacher zu beherrschen, und die Zelle sei wesentlich unempfindlicher gegen Kohlenmonoxid. Nun wollen die Forscher das Material weiterentwickeln, um noch höhere Temperaturen zu erreichen.

Andere Forschergruppen haben mit ihren Membranen aus anderen Materialien zwar bereits Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius erreicht. Doch Triazol sei besonders effektiv einzusetzen und einfacher in der Handhabung, erklärt Studienleiter Meilin Liu. Das Material könne "einen dramatischen Effekt" auf die Entwicklung haben, so Liu. (Quelle: Ulrich Dewald; IBZ)


Zurück zu Energie