2025-07-01  –  2028-06-30

350.650,00 EUR

Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, Nordrhein-Westfalen

03EN5050D

Brennstoffzelle - PEMFC [EA2251]

01282348/1  –  Verbundovorhaben:POREScale-Scale-up von porenoptimierten Katalysatoren und Katalysatorschichten für PEM-FC

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE.IIC2)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)

Energie

Optimierung der Sol-Gel-Polymerisation für die C-Träger Herstellung Wesentliche Projektziele sind die Optimierung des Porensystems der Kohlenstoffgele, die Einstellung einer für die Ink-Herstellung geeigneten Morphologie und Oberflächenchemie und der Einbau von Heteroatomen in das Kohlenstoffgerüst zur besseren Verankerung und damit Stabilisierung der Edelmetallpartikel, um insgesamt zu einer kostengünstigen und skalierbaren Synthese von Kohlenstoff- Trägermaterialien zu kommen. Über die Sol-Gel-Polymerisation von Resorcinol (R) und Formaldehyd (F) können Poren im angestrebten Größenbereich erzeugt werden. Allerdings ist die Porosität im Bereich größerer Transportporen noch zu niedrig, so dass die elektrokatalytischen Leistungen nicht ausreichend sind. Zur Erhöhung des Porenvolumens im Bereich der Transportporen werden zwei Ansätze verfolgt: Durch eine statistische Versuchsplanung soll in vertretbarer Zeit ein Optimum in der Wahl der Syntheseparameter erreicht werden. Da dieser Ansatz aber möglicherweise nicht ausreichend ist, sollen zudem kostengünstige Harttemplate der richtigen Größe dem Sol-Gel-Ansatz zugesetzt werden, wie etwa Polymer-Nanopartikel oder anorganische Nanopartikel, z.B. SiO2. Die Größe der Harttemplate bestimmt dann in gewissen Grenzen die Dimensionen der zusätzlich erzeugten Poren. Ein erhöhtes Porenvolumen hat über die Verbesserung der Transporteigenschaften hinaus auch den Vorteil, dass in einem Schritt durch Tränkimprägnierung eine höhere Platinbeladung erreicht werden kann. Schließlich ist geplant, die Nutzung kostengünstigerer Ausgangsmaterialien zu explorieren. Resorcinol ist verhältnismäßig teuer, und weniger definierte Mischungen aromatischer Alkohole könnten Alternativen sein. Ideal wären hier aus Lignin gewonnene Aromatenmischungen. Allerdings darf durch günstigere Rohmaterialien die Leistung der Trägermaterialien nur unwesentlich beeinflusst werden.