Auf dem Weg zum computergestützten Design von Katalysatorschichten für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Konzepts für ein fortschrittliches Design von Katalysatorschichten für die Kathode von PEMFC, dass eine verbesserte Pt-Nutzung durch eine graduierte Katalysatorverteilung ermöglicht. Katalysatorschichten mit Pt-Gradienten in Kanalrichtung der Bipolarplatte werden untersucht, um Änderungen der Reaktantenkonzentration und der Wasseransammlung als Nebenprodukts Rechnung zu tragen. Das Verständnis der Auswirkung dieser Gradienten auf die Katalysatorausnutzung kann erhebliche Kostensenkungen bei gleichzeitiger Beibehaltung oder sogar Verbesserung der Leistung und Stabilität von PEMFC ermöglichen. Das Projekt konzentriert sich dabei auf die Nutzung von drei von den Antragstellern entwickelten Technologien, um eine uneinheitliche Proof-of-Concept-Beschichtung zu erstellen und vorläufige Daten zu ermitteln, um die optimale Katalysatorverteilung zu ermitteln: 1) Die bei UAlberta entwickelte Tintenstrahldrucktechnik zur Herstellung von Katalysatorschichten mit ungleichmäßigen Katalysatorverteilung, 2) die am DLR entwickelte segmentierte Brennstoffzellenhardware zur Untersuchung lokaler Unterschiede in der Brennstoffzellenleistung und 3) die Validierung und Verwendung von numerischen Simulationswerkzeugen im Mikro- und Makromaßstab, die bei UAlberta und DLR entwickelt wurden. Ein Hauptziel des Vorschlags ist die Vernetzung zwischen den Gruppen, die durch interne und öffentliche Workshops sowie durch den Austausch von Materialien und Ergebnissen erreicht werden soll. Die Validierung der Projektidee wird durch Vorversuche angestrebt, bei denen Modellierung und experimentelle Ansätze kombiniert werden.