Verbundvorhaben: FLUID-Fluor-freie Befeuchtermembranen für die PEM-Brennstoffzelle; Teilvorhaben:(Befeuchter) Membranentwicklung
Zeitraum
2022-09-01 – 2025-08-31
Bewilligte Summe
349.361,99 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN5030A
Leistungsplansystematik
Brennstoffzellen - Weitere Technologien und nicht zugeordnet [EA2259]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.