Weiterentwicklung von Brennstoffzellen durch FURTHER-FC
Die Hochschule Esslingen ist Partner in dem EU-weiten Projekt FURTHER-FC
(Further Understanding Related to Transport limitations at High current
density towards future ElectRodes for Fuel Cells) mit einem Gesamtbudget
von 2,7 Millionen Euro im Rahmen des Horizon 2020 Förderprogramms für
Forschung und Innovation der Europäischen Kommission. Dieses Programm soll
Herstellung und Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen in großem Umfang
unterstützen und fördern.
Die Bedeutung der Wasserstofftechnik wächst schnell. Sie umfasst viele
Bereiche von der Erzeugung bis zur Nutzung. Besonders interessant ist der
unter Einsatz regenerativer Energien hergestellte – CO2-neutrale – grüne
Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird und so zu einer
zukünftigen, nachhaltigen Elektromobilität beitragen wird. Diese wird
neben der Nutzung rein batterieelektrischer Fahrzeuge auch den Einsatz von
Brennstoffzellenfahrzeugen erfordern, die ihre elektrische Energie aus
Wasserstoff gewinnen. Um ihn mit noch höherer Effizienz zu nutzen, sind
die aktuell vorhandenen Brennstoffzellen weiter zu verbessern.
Rolle der Hochschule Esslingen
Brennstoffzellen enthalten Membranen mit beidseitig aufgebrachten
katalytisch aktiven Schichten, die von Wasserstoff, Luft und Wasserdampf
durchströmt werden. Die Transportbedingungen für diese Gase werden von der
mikroskopischen Struktur katalytischer Schichten bestimmt und davon hängt
die am Ende abgegebene elektrische Leistung ab. Sind diese Strukturen auf
Mikro- bzw. Nanometerebene bekannt, können sie zur Verbesserung der
Brennstoffzelle modifiziert werden. Dieses Ziel hat FURTHER-FC. Seitens
der Hochschule Esslingen ist daran das Labor für Rasterkraftmikroskopie
(Leitung: Prof. Dr. Hanno Käß) der Fakultät für Angewandte
Naturwissenschaften, Energie- und Gebäudetechnik beteiligt.
Dr. Tobias Morawietz untersucht hier mit extrem hoher Ortsauflösung
Struktur und Funktion der Membranen. Dabei werden nadelförmige Sonden
verwendet, die im Idealfall eine Messung mit nur wenigen Atomen als
Kontakt ermöglichen. Dadurch kann die Stromverteilung im Nanometermaßstab
gemessen werden. Auch elektrochemische und mechanische Eigenschaften
werden mit hoher Auflösung ermittelt, was mit anderen Methoden so nicht
möglich ist. Die Analysen sind auf Elektrolysezellen zur Herstellung von
Wasserstoff übertragbar.
Koordination und Förderung
Das Projekt wird vom CEA (Französische Kommission für alternative Energien
und Atomenergie) koordiniert und von Partnern in ganz Europa bearbeitet,
die über umfangreiche Erfahrungen bei der Herstellung und Prüfung von
Brennstoffzellen verfügen (Toyota Europe, (CEA), Deutsches Zentrum für
Luft- und Raumfahrt (DLR)), modernste experimentelle Techniken einsetzen
(CEA, DLR, Paul Scherrer Institut, Universität Montpellier, Hochschule
Esslingen, Imperial College London ) und Modellierungs¬werkzeuge anwenden
(CEA, DLR, Nationales Polytechnisches Institut Toulouse). Das Projekt wird
auch von internationalen Einrichtungen (The Chemours Company, University
of Calgary) unterstützt.
Das Projekt FURTHER-FC hat eine Förderung von "Fuel Cells and Hydrogen 2
Joint Undertaking" unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 875025 erhalten.
"Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking" wird
durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der
Europäischen Union, Hydrogen Europe und Hydrogen Europe Research
unterstützt. (aus dem Englischen übersetzt)
