Leichte SpracheForOxiE² – Oxidationsstabile und katalytisch aktive Werkstoffe für „atmende“ thermo-elektrochemische Energiesysteme
links: Die Steigerung der Zell-Leistung durch Verwendung von Komposit-Membranen, insbesondere im Bereich hoher Betriebstemperaturen (>120 °C) und geringer Feuchte (<30 % r. H.), vermindert die CO-Vergiftung und Alterung des Platin-Katalysators. (Quelle: Lehrstuhl Werkstoffverarbeitung, Uni Bayreuth) rechts: Neues Verfahren zur Aufbringung von SOFC-Funktionsschichten – hier mittels aerosolbasierter Kaltabscheidung (ADM) in Form einer Barriereschicht aus Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC) auf Kathodenseite. (Quelle: Lehrstuhl Funktionsmaterialien, Uni Bayreuth)
Ziel des Bayerischen Forschungsverbundes ForOxiE2; war es daher, Materiallösungen und Brennstoffzellen-Komponenten mit verbesserten Eigenschaften bzgl. Stabilität, Aktivität und Funktionalität zu entwickeln.
Unterteilt in die Themengebiete a) Elektrolyte, b) Elektroden sowie c) Prüf- und Fertigungsmethoden hat der Forschungsverbund, bestehend aus sechs Instituts- und acht Industriepartnern, neue Materialien und Fertigungsverfahren für die Polymerelektrolytmembran- (PEM) und die Festelektrolyt-Brennstoffzelle (SOFC) entwickelt, angepasst und erprobt. Für die PEM-Brennstoffzellen wurden leitfähigere und temperaturstabilere Komposit-Membranen (s. Abb. links) sowie fluorfreie Elektrolytmembranen aus ionischen Flüssigkeiten erfolgreich hergestellt und getestet. Außerdem konnten neue Erkenntnisse zu platinfreien Katalysatoren sowie zu hierarchisch strukturierten Katalysatorträgern gewonnen werden. Für die SOFC wurden protonenleitende keramische Elektrolyte erforscht. Die Forscher setzen neue Fertigungsprozesse wie die aerosolbasierte Kaltabscheidung (ADM, s. Abb. rechts) sowie additive Verfahren ein, um SOFC-Komponenten zu fertigen. In Zell- und Alterungsuntersuchungen wurde die Leistungsfähigkeit der entwickelten Komponenten erfolgreich geprüft. Die Untersuchungen reichen bis zur Betriebsoptimierung einer Wandler-/Speicher-Kombination aus Brennstoffzelle, Elektrolyseur und Batterie für zukünftige Herausforderungen in stärker fluktuierenden Stromnetzen.
