Das Ziel des Forschungsvorhabens "PROTONLY - Neue Membran Generation mit protonen durchlässigen Barriereschichten für elektrochemische Anwendungen" ist es, durch auf Membrane aufgebrachte Diffusions-Sperrschichten, bestehend aus Graphen oder anderen 2D-Materialien, den Crossover und die damit verbundenen Nebenreaktionen deutlich zu reduzieren, ohne dabei die Protonenleitfähigkeit signifikant zu senken.
Mit Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMBZ), Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMBZ) oder Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) stehen heute Technologien zur Stromerzeugung zur Verfügung, mit denen sich ein neuartiges Energieversorgungskonzept basierend auf Stromspeicherung und Rückverstromung realisieren lässt.
Bei PEMBZ, DMBZ sowie VRFB werden Polymerelektrolyte zur physikalischen Trennung der Elektroden eingesetzt. Dabei haben die Polymerelektrolyte (Membran) zusätzlich die Funktion, den Protonentransfer zwischen den Elektroden zu realisieren.
Das Problem an den aktuell kommerziell verfügbaren Membranen ist, dass neben Protonen auch andere Spezies hindurch diffundieren können. Je nach betrachtetem System werden durch die ungewollte Diffusion bzw. Migration (Crossover) Nebenreaktionen hervorgerufen, die den Wirkungsgrad und / oder die Lebensdauer des Energiewandlers oder –speichers herabsetzen.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, durch auf die Membran aufgebrachte Diffusions-Sperrschichten, bestehend aus Graphen oder anderen 2D-Materialien, den Crossover und die damit verbundenen Nebenreaktionen deutlich zu reduzieren, ohne dabei die Protonenleitfähigkeit signifikant zu senken.
Nach dem erfolgreichen Applizieren der Sperrschichten auf den Membranen, werden diese am ZBT in den relevanten Systemen umfangreich getestet. Es werden spezielle Testzellen für PEMBZ, DMBZ und VRFB aufgebaut und entsprechende Validierungsversuche durchgeführt.
Laufzeit: 01.11.2018 bis 30.04.2021
Weitere Informationen:
- Abteilung Elektrochemie und Schichttechnik
- Projektpartner AMO Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik GmbH Aachen
