Superkondensatoren für die Anwendung in hybriden Brennstoffzellen
Zuletzt lag der Schwerpunkt auf der Verwendung von SCs in Hybrid-Elektrofahrzeugen. Die Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzelle lädt den SC auf, der dann die Elektrizität speichert, die zum Betrieb des Motors verwendet wird. Der schnelle Lade-/Entladezyklus des SC kann die erforderliche Spitzenleistung der Brennstoffzelle ausgleichen, wodurch ein nahezu dauerhafter Betrieb möglich ist. Ziel des Projekts "Ionic liquid-based hybrid power supercapacitors" (Ilhypos) war die Entwicklung neuartiger SCs unter Verwendung verbesserter ionischer Flüssigkeiten als Elektrolyte, um so grüne, sichere und leistungsstarke SCs zur Nutzung sowohl in mit PEM-Brennstoffzellen betriebenen, elektrischen Fahrzeugen als auch in dezentralisierten, kleinen Energieerzeugungsanlagen, die die PEM-Brennstoffzellentechnologie nutzen, herzustellen. Die Wissenschaftler synthetisierten neuartige ionische, elektrolytische Flüssigkeiten mit verbesserten Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen, während bei höheren Temperaturen die hervorragende Leistung beibehalten wird. Kommerzielle SCs auf der Basis von organischen Elektrolyten können bei den Temperaturen, die normalerweise in mit PEM-Brennstoffzellen betriebenen elektrischen Fahrzeugen und stationären Stromversorgungsanlagen vorherrschen und zur Verdunstung von flüchtigen organischen Verbindungen führen, eine Gefährdung für die menschliche Gesundheit darstellen. Darüber hinaus war es das Ziel des Forschungsteams, elektrisch leitfähige Polymere (ECPs) zu synthetisieren, damit diese in positiven Elektroden genutzt werden können. Außerdem wollten sie Kohlenstoffe mit einem hohen Oberflächenbereich bestimmen, die als negative Elektrode verwendet werden können. Das Ilhypos-Team synthetisierte und optimierte erfolgreich die effiziente Materialproduktion für drei Prototypen von Superkondensatoren, deren Leistung anschließend überprüft wurde. Besonders erfolgreich waren die Ergebnisse in Bezug auf die Leistung, den Lebenszyklus und die Kosten von symmetrischen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Zellen, hybriden Kohlenstoff/ECP-Zellen und asymmetrischen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Zellen sowie elektrolytische Lösungen auf der Basis ionischer Flüssigkeiten. Die Projektergebnisse können in Hybrid-Elektrofahrzeugen und in stationären Stromanlagen genutzt werden, was erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten und die Gesundheit im Vergleich mit bereits erhältlichen alternativen Technologien mit sich bringt.
