Bessere Materialien für Brennstoffzellen in Autos
Brennstoffzellen und Wasserstofftechnologien stehen als wichtige Faktoren in den Startlöchern, um die Treibhausgasemissionen zu verringern, deren Auswirkungen auf den globalen Klimawandel kaum jemand mehr anzweifelt. Aktuelle Materialien und Technologien für Brennstoffzelle unterliegen temperaturabhängige Leistungsgrenzen: Für die gewünschte Betriebstemperatur für Autos von 120 Grad Celsius sind sie nicht optimal. Die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts QUASIDRY(öffnet in neuem Fenster) ("Quasi-anhydrous and dry membranes for next generation fuel cells") haben sich dieser Herausforderung gestellt. Das Konsortium, konzentrierte sich auf neuartige mit Phosphonsäure funktionalisierte Polymermembranen, deren Protonenleitfähigkeit sich mit der Temperatur erhöht statt abzunehmen. Ein Großteil des Entwicklungsaufwands ging in die Maximierung der Leitfähigkeit der neuen Brennstoffzellen-Elektrolytmembranen. Die Forscher fanden heraus, dass Membranen, die mit gemischten protonenleitenden Materialien funktionalisiert wurden, namentlich mit Sulfon-/Phosphonsäuregruppen oder Phosphor-/Phosphonsäuregruppen, bessere Eigenschaften aufwiesen als die, die für Gruppen isoliert beobachtet wurden. Die erstrebten Leitfähigkeiten wurden mit zwei Membranklassen erreicht, damit leistete man einen wichtigen Beitrag auf diesem Gebiet. Brennstoffzellenelektroden bestehen aus den Katalysatoren, welche die für die Stromerzeugung erforderlichen chemischen Reaktionen beschleunigen, und sogenannte Katalysatorträgern. QUASIDRY entwickelte erfolgreich sowohl neue Katalysatoren mit verbesserter Aktivität und/oder elektrochemischer Stabilität bei hohen Betriebstemperaturen als auch Träger mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit und großer Oberfläche. Insgesamt lieferten die Wissenschaftler vier neuen Membranklassen, drei neue Katalysatoren und ein Konzept für eine bessere Kompatibilität der Polymermischung. Bei Tests unter einer Reihe von Bedingungen und Zellarchitekturen zeigten verschiedene Neuentwicklungen signifikante Verbesserungen gegenüber den Vergleichsmaterialien. Nach Weiterentwicklung ihres Potenzials könnten die neuartigen Polymermembranen von QUASIDRY zu den weltweit führenden Brennstoffzellentechnologien für den Transportbereich gehören.
