Luftatmende PEM-Brennstoffzellen

Luftatmende PEM-Brennstoffzellen -Brennstoffzelle – Cheersonic

Neu entwickelte tragbare Elektronikgeräte benötigen Stromversorgungen mit höherer Energiedichte und längerer Betriebsdauer. Als Alternative zu den derzeit verwendeten Batterien werden Brennstoffzellen aufgrund ihres Potenzials, diese Anforderungen zu erfüllen, in Betracht gezogen. Unter den verschiedenen Brennstoffzellentypen bietet die Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) viele Vorteile für tragbare Elektronikgeräte, wie z. B. eine niedrige Betriebstemperatur, schnelle Reaktionszeit, Designflexibilität und hohe Leistungsdichte. Als tragbare Energiequelle weisen PEMFCs jedoch einige Einschränkungen auf: Der Einsatz energieverbrauchender Hilfsgeräte wie Pumpen, Ventile, Lüfter und Befeuchter sollte minimiert werden, um eine hohe Leistungsdichte zu erzielen. Auch der Platzbedarf und das Gewicht dieser Geräte sind stark begrenzt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, werden luftatmende PEM-Brennstoffzellen entwickelt.

Luftatmende Brennstoffzellen besitzen eine offene Kathodenstruktur. Daher wird ihre Leistung stark von den atmosphärischen Bedingungen, insbesondere der relativen Luftfeuchtigkeit und Temperatur, beeinflusst. Für einen effizienten Betrieb einer PEMFC muss Wasser zugeführt werden, damit Elektrolyt und Elektroden ausreichend hydratisiert sind und eine hohe Ionenleitfähigkeit aufrechterhalten wird. Bei luftatmenden tragbaren Elektronikgeräten ist eine externe Wasserzufuhr aufgrund der Systemkomplexität jedoch nicht möglich. Stattdessen kann das bei der elektrochemischen Reaktion an der Kathode entstehende Produktwasser Anode, Elektrolyt und Kathode durch Rückdiffusion hydratisieren. Diese Rückdiffusion wird durch den Unterschied im Wassergehalt zwischen Anode und Kathode induziert. Der Wassertransport durch die Membran ist daher entscheidend für die Leistungssteigerung luftatmender PEMFCs. Neben der Wasserversorgung der Zelle kann auch der Sauerstofftransport zur Kathode die Leistung von luftatmenden PEMFCs begrenzen, da Sauerstoff der Kathode nur passiv, beispielsweise durch natürliche Konvektion, zugeführt wird. In dieser Studie wurden die Auswirkungen der Kathodenstruktur auf die Leistung luftatmender PEMFCs untersucht, um die Kathodenstruktur zu optimieren. Basierend auf den Ergebnissen wurden die Wassertransportphänomene in luftatmenden Brennstoffzellen mithilfe von Reaktionsgleichungen analysiert.

Ultraschall-Beschichtungssysteme für Brennstoffzellenkatalysatoren eignen sich aufgrund ihrer Fähigkeit, hochgradig gleichmäßige, reproduzierbare und langlebige Beschichtungen zu erzeugen, ideal für diese anspruchsvollen Anwendungen. Von der Forschung und Entwicklung bis zur Produktion ermöglicht unsere verstopfungsfreie Technologie eine präzisere Kontrolle der Beschichtungseigenschaften, eine signifikante Reduzierung des Materialverbrauchs sowie weniger Wartungsaufwand und Ausfallzeiten. Ultraschall-Beschichtungssysteme erzeugen hochbeständige, gleichmäßige Beschichtungen aus kohlenstoffbasierten Katalysatortinten sowohl für Brennstoffzellen als auch für Elektrolyseprozesse von Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM) wie Nafion, ohne die Membran zu verformen. Gleichmäßige Katalysatorbeschichtungen werden auf PEM-Brennstoffzellen, Gasdiffusionsschichten (GDL), Elektroden, verschiedene Elektrolytmembranen und Festoxid-Brennstoffzellen mit Suspensionen aufgebracht, die Rußtinten, PTFE-Bindemittel, Keramikschlämme, Platin und andere Edelmetalle enthalten.

Über Cheersonic

Cheersonic  ist der führende Entwickler und Hersteller von  Ultraschallbeschichtungssystemen  zum Aufbringen präziser Dünnschichtbeschichtungen zum Schutz, zur Verstärkung oder zur Glättung von Oberflächen an Teilen und Komponenten für die Märkte Mikroelektronik/Elektronik, alternative Energien, Medizin und Industrie, einschließlich spezieller Glasanwendungen im Bauwesen und in der Automobilindustrie.

Unsere  Beschichtungslösungen  sind umweltfreundlich, effizient und äußerst zuverlässig und ermöglichen eine drastische Reduzierung von Sprühnebel, Einsparungen beim Rohstoff-, Wasser- und Energieverbrauch sowie eine verbesserte Prozesswiederholbarkeit, Übertragungseffizienz, hohe Gleichmäßigkeit und reduzierte Emissionen.

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