Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen und Elektrochemische Wasserstoffpumpen
Die höheren Betriebstemperaturen von 160 °C bis 200 °C in Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen bieten mehrere Vorteile gegenüber gewöhnlichen PEM-Brennstoffzellen. Dazu gehören eine erhöhte Toleranz gegenüber Verunreinigungen im Wasserstoff, sowie ein vereinfachtes Wassermanagement und Kühlungssystem. Die elektrochemische Wasserstoffpumpe, deren System auf einer PEM-Brennstoffzelle basiert, reinigt und komprimiert Wasserstoff in nur einem einzigen Prozessschritt und verspricht dadurch eine hohe Effizienz.
Das Ziel unserer Forschung besteht darin, die Leistung, Effizienz und Lebensdauer dieser Systeme durch eine gezielte Materialauswahl, Konstruktionsänderungen und eine optimierte Betriebsführung zu verbessern. Dafür testen wir beispielsweise neue Bindematerialien, die bei höheren Temperaturen stabil sind und eine hohe Protonenleitfähigkeit aufweisen. Außerdem testen wir Membranen, die eine bessere Elektrolyt-/Säureverteilung in der Zelle ermöglichen.
- Einsatz in der stationären Energieversorgung
- sowie im Mobilitätssektor im Schwerlastbetrieb, z.B. in Zügen, Lkws oder Schiffen
- Evaluierung der Leistung von Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen und elektrochemischen Wasserstoffpumpen mithilfe elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS)
- Analyse der Impedanzdaten mittels Verteilung der Relaxationszeiten (DRT-Analyse)
- Teststand: paralleler Betrieb von 2 Zellen (aktive Fläche 4 cm²) als Brennstoffzelle oder Pumpe bei Temperaturen bis 200 °C
- Potentiostaten für die elektrochemische Charakterisierung von (Halb-)Zellen, z.B. elektrochemische Impedanzmessung (EIS), Zyklische Voltammetrie (CV)
- Equipment zur Herstellung von Gasdiffusionselektroden (max. 25 cm²)
- Rotierenden Scheibenelektrode (RDE) zur fundamentalen elektrochemischen Charakterisierung von Katalysatoren
- Gaschromatograph zur Analyse der Reinheit von Wasserstoff
- Voll- und Halbzelle zur Charakterisierung von Elektroden für die VRFB, inklusive Messung der Druckverluste in der Elektrode
- Evaluierung von Zellen und Zellkomponenten
- Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten und Gasdiffusionselektroden


