Zwiększanie asortymentu ogniw paliwowych
Ogniwa paliwowe PEM to koncepcyjnie względnie proste urządzenia do elektrochemicznego przekształcania energii. W praktyce jednak zapewnienie niezawodności ogniw paliwowych pracujących w wymaganych warunkach przez długi czas nie jest łatwym zadaniem. Przykładowo wysoka temperatura (>100°C) i wilgotność zmniejszają wydajność membrany, która do prawidłowego funkcjonowania potrzebuje odpowiedniej ilości wody. Z tego powodu uczestnicy projektu IMMEDIATE stworzyli udoskonalone zespoły elektrod membranowych (MEA, Membrane Electrode Assembly) dla ogniw paliwowych PEM działających w zakresie temperatur od poniżej zera do 120°C i wilgotności względnej rzędu 25%. Wykorzystując osiągnięcia wcześniejszego projektu IPHE-GENIE, członkowie konsorcjum opracowali katalizatory do ogniw PEM pozwalające zmniejszyć ilość platyny (Pt) niezbędnej do wyprodukowania zespołów MEA, a następnie zwiększyli ich wydajność i stabilność elektrochemiczną. Aby osiągnąć ten cel, zespół zaprojektował nowe materiały warstw gazodyfuzyjnych oraz zoptymalizował skład i morfologię warstw mikroporowatych oraz elektrod. Badacze stworzyli też nowe jonomery o wysokim stopniu przewodzenia protonów oraz dużej stabilności termicznej i wymiarowej. W procesie ewaluacji skupiono się na dwóch kwestiach: określeniu wydajności i trwałości zespołów MEA zamontowanych w autobusach miejskich oraz oszacowaniu kosztów alternatywnych układów napędowych w oparciu o koszty MEA. Zespołowi udało się również zaprojektować i dokładnie opisać nowe materiały węglowe z warstwą pośrednią i zoptymalizowaną strukturą porów. Dodatkowo opracowano dwie procedury przygotowywania katalizatorów i zoptymalizowano je pod kątem wytwarzania katalizatorów o wysokim obsadzeniu Pt. Procedury te zapewniają określony stopień obsadzenia Pt oraz żądaną wielkość i układ cząstek platyny. Zespoły MEA powstałe podczas projektu IMMEDIATE wykazały się niezwykłą trwałością podczas wymagających, trwających ponad 500 godzin testach w autobusach. Postępy osiągnięte podczas projektu pozwolą znacząco zmniejszyć koszt zespołów elektrod membranowych, co przełoży się również na obniżenie łącznych kosztów produkcji układów napędowych, których głównym elementem są właśnie zespoły MEA. Podsumowując, zwiększenie zakresu temperatury i wilgotności roboczej powinno ułatwić komercjalizację technologii ogniw paliwowych PEM.
Słowa kluczowe
Ogniwo paliwowe, membrana do wymiany protonów, IMMEDIATE, zespoły elektrod membranowych, platyna
