Einfluss von Gasverteilerstrukturen und Gasdiffusionsschichten auf das Leistungsverhalten der Direktmethanolbrennstoffzelle

Abstract

In der DMFC (Direkt-Methanol-Brennstoffzelle) wird Methanol-Wasser-Gemisch mit Luft oder Sau¬erstoff in elektrischen Strom umge¬wandelt. Als Elektroden kommen meist Pt- oder PtRu-Katalysatoren zum Einsatz, als Elektrolyt protonenleitende Poly¬mermembranen wie Nafion. In der DMFC wird, verglichen mit der PEFC-Brennstoff¬zelle, ein einfacher zu transportierender Brennstoff mit größerer Energiedichte verwendet, weshalb zur Zeit weltweit an vie¬len Stellen Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet laufen. Da das Verhalten von Membranbrennstoffzellen wie der DMFC stark durch den Wasserhaushalt beeinflusst wird, haben die Gasdiffusionsschichten sowie die Gasverteilerstruktur eine große Bedeutung im Verhalten der Zelle. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Messzelle mit graphitischen Platten in Betrieb genommen werden und Basismessungen mit Standard-Materialien durchgeführt werden sowie der Einfluss der Parameter Anpressdruck, Gasverteilerstruktur und Gasdiffusionsschicht untersucht werden. Im Zentrum der Arbeit steht der Einfluss der Gasverteilerstruktur auf den gesamten Wasserhaushalt der Zelle, deren Verhalten und Leistungsfähigkeit. Gasdiffusionsschichten, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Porosität und Hydrophobität unterscheiden, wurden benutzt und wurden mit MEAs (Membran-Elektroden-Einheiten), die nach dem DLR-eigenen Trockensprühverfahren und mit Nafion-Membranen hergestellt wurden, kombiniert. Im Interesse stand ebenfalls der Einfluss der Gasdiffusionsschichten auf die Wasser- und Methanolpermeation durch die Zelle und der Zusammenhang zwischen diesen Werten und der Leistungsfähigkeit der Zelle.