PolKa

​

© BMWE

​POLKA: Herstellung und Funktionalisierung von interkonnektieren-den porösen Kohlenstofffaser-Kathoden zur Anwendung in platinfreien Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen

Verbundprojektkoordination
Technische Universität Dresden - Institut für  Leichtbau und Kunststofftechnik

Kurzbeschreibung

Im Forschungsprojekt „PolKa“ arbeiten das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (TUD-ILK) sowie das Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik (TUD-IVU) der TU Dresden an der Entwicklung neuartiger Kathodenstrukturen für Hochtemperatur-Pro-tonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFCs). Diese haben das Potential, durch höhere Betriebstemperaturen die elektrochemische Prozesskinetik zu verbes-sern, die Widerstandsfähigkeit der Kathoden gegenüber Verunreinigungen zu erhöhen und die Kühlung zu vereinfachen. Diese Vorteile sind für den Einsatz in der Luftfahrt, wo der aerodynamische Widerstand großer Wärmetauscher minimiert werden muss, von zentraler Bedeutung [1]. Trotz ihres Potenzials befinden sich HT-PEMFCs noch in einem frühen Entwicklungsstadium, was erhebliche Forschungsanstrengungen erfordert. Ziel des Projektes „PolKa“ ist die Entwicklung neuartiger, leistungsstarker und platinfreier Kathodenstrukturen für HT-PEMFCs auf Basis poröser Kohlenstofffasern (pCF), welche als gasdurchlässiges und gleichzeitig katalytisch aktives Kathodenmaterial dienen. Durch die Substitution von Platin als Katalysator sollen diese das Potential bieten, die Kosten zukünftiger HT-PEMFC signifikant zu senken. Besondere Schwerpunkte liegen auf der Herstellung einer interkonnektierenden Porenstruktur sowie auf der Optimie-rung der katalytischen Aktivität durch Aktivierung der Kohlenstofffasern (CFs) und der Beschichtung von pCF mittels Pulsed Laser Deposition (PLD). Am TUD-ILK wird dabei die kontinuierliche Herstellung maßgeschneiderter pCF untersucht, wobei eine mehrskalige Porenstruktur aus interkonnektierenden Meso- und Makroporen gezielt eingestellt wird, um sowohl den Gastransport als auch die katalytische Aktivität zu maximieren. Parallel dazu erforscht das TUD-IVU die Beschichtung dieser Fasern mit nicht-Platinme-tallen im PLD-Verfahren, um Synergien zwischen der Oberflächenstruktur und den elektrochemischen Eigenschaften der Metalle zu analysieren.