Projektbeschreibung
Haltbarkeit von Membran-Elektroden-Einheiten erhöhen
Membran-Elektroden-Einheiten für Hochleistungs-Brennstoffzellenanwendungen sind wichtige Komponenten, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts PEMTASTIC wird eine langlebige katalysatorbeschichtete Membran entwickelt, die innovative Werkstoffe und einen modellbasierten Entwurfsansatz nutzt. Ziel ist eine Lebensdauer von 20 000 Stunden und die Aufrechterhaltung einer Leistungsdichte von 1,2 W/cm2 bei einer Platinbeladung von 0,30 g/kW. PEMTASTIC wird Lkw-Einsatzprofile analysieren, um relevante Brennstoffzellen-Betriebsprotokolle und Stressoren zu definieren, Degradationstests in Differentialzellen durchführen und physikalisch-chemische Materialcharakterisierung zur Parametrisierung von Degradationsmodellen nutzen. Mikro- und mesoskalige Modelle sowie 1D- und 2D-Zellmodelle werden eingesetzt, um alle Parameter von Werkstoff und katalysatorbeschichteter Membran zu berücksichtigen, die von den Industriepartnern iterativ angepasst werden.
Ziel
The R&D project PEMTASTIC aims to meet the key technical challenges to increase durability of MEAs for HD applications. These challenges are approached with a combination of model-based design and the development of a durable CCM using innovative materials tailored for heavy duty operation at high temperature (105°C). The quantitative targets correspond to a durability of 20,000 hours maintaining a state-of the art power density of 1.2 W/cm2@0.65 V at a Pt loading of 0.30 g/kW.
Truck mission profiles will be analyzed (Symbio) in order to define relevant FC operation protocols and stressors. Degradation tests will be carried out in differential cells and will be assisted by physical-chemical material characterization to assure well defined data required for parametrization of degradation models (CEA, DLR). A combination of micro- and mesoscale models as well as 1D and 2D cell models (ZHAW, DLR) will capture the impact of material parameters on performance and durability and will address all material and CCM parameters which will be iteratively adapted by industry partners. The materials which will be implemented and adapted are advanced corrosion resistant supports (Imerys) combined with a novel catalyst deposition technique (Heraeus) to mitigate for ECSA loss. Prototype Nafion ionomers and membranes with high conductivity in dry conditions will be used (Chemours). Eventually, an improved cathode catalyst layer will be designed considering Pt particle size distribution and superior catalyst ionomer interaction (IRD). The selection of a commercial GDL will consider accommodation of a wide range of operating conditions.
The final MEA and the concept of model-based MEA development will be validated in a short stack at TRL4 (Symbio). As additional outcomes, implications on system management and on the BoP components will be drawn, and the reduced computational demand for degradation modelling will facilitate fast health assessment and performance prediction.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.2.5 - Climate, Energy and Mobility Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-JU-RIA - HORIZON JU Research and Innovation ActionsKoordinator
51147 Koln
Deutschland