// Direkt-Methanol- Brennstoffzellen

Betrieb von MT-DMFC-Stacks bei atmosphärischem Kathodendruck

Im Projekt „Entwicklung neuartiger MEA-Komponenten für Mitteltemperatur-Direktmethanol-Brennstoffzellen (MT-DMFC) bei atmosphärischem Kathodendruck“ wurde ein MT-DMFC-Stack für den Einsatz bei 100-130 °C unter atmosphärischem Kathodendruck entwickelt und angepasst.

Ziel der Untersuchungen war, das hohe Leistungsniveau von MT-DMFC bei hohen Betriebstemperaturen und unter niedrigem Kathodendruck zu erreichen, um einen hohen Systemwirkungsgrad zu erzielen. Hierzu wurden Elektroden entwickelt und spezifische Zell- und Stack-Entwicklungsaktivitäten für ein hochleistungsfähiges Zelldesign durchgeführt.

In umfangreichen experimentellen Untersuchungen und mittels CFD-Simulationen wurde ein entsprechendes Anoden- und Kathodenverteilerfeld entwickelt (s. Abb. 1). Dieses auch bei NT-PEMFC einsetzbare Verteilerfeld zeigt eine wesentlich erhöhte Sauerstoffkonzentration in der Reaktionsschicht und weist nur einen geringfügig erhöhten Differenzdruck auf. Das Verteilerfeld wurde in einem 4-zelligen Stack untersucht und die Leistungsfähigkeit validiert (s. Abb. 2). In Kombination mit einer - von Projektpartnern entwickelten - nichtfluorierten Membran zeigt der Stack bei Betrieb mit Methanol unter atmosphärischem Kathodendruck eine maximale Leistungsdichte von mehr als 0,15 W/cm².

 

 

Ansprechpartner

Dr. Joachim Scholta
+49 731 9530-206
Abb. 1: Molare Sauerstoff-Konzentration in der MPL bei 600 mA/cm². Zufluss rechts oben, Abfluss links unten. Basisflowfield (links), Optimiertes Flowfield (rechts).
Abb. 1: Molare Sauerstoff-Konzentration in der MPL bei 600 mA/cm². Zufluss rechts oben, Abfluss links unten. Basisflowfield (links), Optimiertes Flowfield (rechts).
Abb. 2: I-U-Kennlinien für 4-Zell-Stack mit 100 cm² Aktivfläche. T= 130°C,  p Anode = 2,8 bar (abs), p Kathode = 1 bar (abs), λ(CH3OH)= 2, λ(Luft)= 4
Abb. 2: I-U-Kennlinien für 4-Zell-Stack mit 100 cm² Aktivfläche. T= 130°C, p Anode = 2,8 bar (abs), p Kathode = 1 bar (abs), λ(CH3OH)= 2, λ(Luft)= 4