Leistungsvergleich von NT- und HT-PEM-Brennstoffzellen

Wasserstoff und Brennstoffzellen, Energieversorgung der Zukunft. Mit dieser Zielsetzung fördert die EU Forschungsprojekte auf diesem Gebiet mit mehreren Mrd. Euro. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung von Nieder- (NT-PEMFCs) und Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFCs). NT-PEMFCs auf Basis von Nafion® werden bei Temperaturen unter 100 °C betrieben, müssen ständig befeuchtet werden und sind empfindlich gegenüber CO. Ein Weg zur Umgehung dieser Probleme stellt die HT-PEMFC auf Basis von Polybenzimidazol (PBI)/Phosphorsäure (H3PO4) dar. In dieser Arbeit wurden Leistungsmessungen an NT-PEMFCs (Nafion®) und HT-PEMFCs (PBI/ H3PO4) unter vergleichbaren Versuchsbedingungen an einer Einzelzelle durchgeführt. Weiterhin wurden Leistungsmessungen an einem bei der Fa. VW entwickelten HT-PEM-Stapel mit spezieller Gasdiffusionselektrode durchgeführt. Im theoretischen Teil wurde ein Simulationsmodell für eine Einzel-HT-PEMFC erstellt, das zur Entwicklung einer "Virtuellen Brennstoffzelle" dienen soll. Das Modell ist eine numerische 2D-FEM-Simulation, das mit guter Genauigkeit den Stofftransport und die Elektrochemie in einer HT-PEMFC beschreibt.