Entwicklung einer Methanol-Brennstoffzelle in Mikrosystemtechnik
 Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen werden bereits erfolgreich als Energiequelle z.B. für Fahrzeugantriebe und in stationären Kraftwerken verwendet. Während im Bereich der Kraftwerkstechnik derzeit Blockheizkraftwerke mit Polymermembran-Brennstoffzellen (PEFC) als Demonstrationsanlagen aufgebaut werden (z.B. in Berlin-Treptow), wird eine Markteinführung von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen-Antrieb in den nächsten 5 - 10 Jahren erwartet. Der Einsatz von Brennstoffzellen für portable Kleinverbraucher, welche zur Zeit mit herkömmlichen Batterien betrieben werden, befindet sich jedoch noch im Entwicklungsstadium. Die hierfür notwendige Miniaturisierung konnte mit dem herkömmlichen Aufbau von Brennstoffzellen noch nicht erreicht werden. Ein neuer Ansatz zur Realisierung miniaturisierter Brennstoffzellen bietet sich in der Verwendung von Dünnschichttechnologien, wie sie in der Halbleiterindustrie angewandt werden. Analog zu dem Aufbau von Methanol-Brennstoffzellen für Großanwendungen besteht die am Arbeitsbereich Mikrosystemtechnik bearbeitete Miniatur-Brennstoffzelle aus porösen Graphitelektroden mit Platin- bzw. Platin/Ruthenium-Katalysator. Zwischen den Elektroden befindet sich eine ionenleitende Membran, welche den Transport der an der Anode erzeugten Wasserstoffionen zur Kathode sicherstellt. Sowohl die Membranen als auch die Elektroden werden durch eine plasmaunterstützte Abscheidung aus der Gasphase hergestellt. Hierdurch lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Membranen und Elektroden relativ dünne Membran-Elektroden-Einheiten herstellen, welches einerseits eine deutliche Miniaturisierung erlaubt und andererseits den Zellwiderstand vermindert. Als Träger der Membran-Elektroden-Einheit wird ein Siliziumsubstrat verwendet, welches ebenfalls poröse Strukturen enthält, um die Gaszufuhr zur unteren Elektrode zu ermöglichen. Ober- und unterhalb des Siliziumsubstrates wird mittels anodischem Bonden je ein Glassubstrat befestigt, welches auf der Innenseite geeignet strukturiert ist, um eine möglichst gleichförmige Gasverteilung über der Membran-Elektroden-Einheit zu gewährleisten. Die elektrische Kontaktierung und die Zu- bzw. Abfuhr der Gase erfolgt durch seitliche Durchführungen in den Glassubstraten. Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen. Publikationen - 4-07.050V
L. Mex, J. Müller, Miniaturised direct methanol fuel cell with a plasma polymerised electrolyte membrane, in Microreaction Technology: Industrial Prospects, Ed. W. Ehrfeld, Springer-Verlag, Berlin, 402-408, 2000 - 4-07.003V
L. Mex, J. Müller, Plasma polymerised electrolyte membrane for miniaturised direct methanol fuel cells, Membrane Technology, 115, 5-9, 1999 - 4-07.052V
L. Mex, N. Ponath, J. Müller, Miniaturized fuel cells based on microsystem technologies, Fuel Cells Bulletin, 39, 9-12, 2001 - 4-07.051V
L. Mex , J. Müller, Thin film membrane electrode assembly for direct methanol fuel cells, in Advances in R&D for the commercialization of small fuel cells and battery technologies for use in portable applications, Ed. The Knowledge Foundation, Brookline, 5-21, 2001 - 4-07.053V
L. Mex, M. Sussiek, J. Müller, Plasma polymerized electrolyte membranes and electrodes for miniaturized fuel cells, Chemical Engineering Communications, 190, 1085-1095, 2003 - 4-07.086V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Proton-conducting membranes prepared by plasma polymerization for reducing methanol permeation in DMFCs, First International Conference on Fuel Cell Development and Deployment, March 7-10, 2004, Storrs, USA - 4-07.087V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Reduced methanol permeation in DMFCs through a plasma-polymerized proton-conducting membrane, Proceedings of Euromembrane 2004, Ed. J. Hapke, Ch. Na Ranong, D. Paul, K.-V. Peinemann, Sep 28 - Oct 1, 2004, Hamburg, Germany - 4-07.088V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Plasma-polymerized proton-conducting membranes for reducing methanol permeation in DMFCs, Journal of Fuel Cell Science and Technology, 2, 186-189, 2005 - 4-07.121P
Patent Nr. DE 199 14 571, Verfahren zur Herstellung einer plasmapolymerisierten ionenleitenden Sperrschicht für Polymer-Elektrolytmembranen, 2002, Germany - 4-07.122P
Patent Nr. DE 199 14 661, Verfahren zur Herstellung einer integriert verschalteten Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle, 2002, Germany - 4-07.123P
Patent Nr. DE 199 14 680, Polymer-Elektrolyt-Membran mit integrierter Katalysatormetall-dotierter poröser Graphit-Kontaktschicht, 2003, Germany - 4-07.124P
Patent Nr. DE 199 14 681, Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellensystem in Mikrosystemtechnik, 2002, Germany - 4-07.125P
Patent Nr. DE 101 337 38 A1, Verfahren zur Herstellung einer plasmapolymerisierten Polymer-Elektrolytmembran, 2003, Germany - 4-07.089V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, F. Lindstaedt, Sputter-deposited ultra-low catalyst loadings for PEM fuel cells, Journal of Power Sources, 150, 67-72, 2005 - 4-07.090V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Microfabricated polymer electrolyte membrane fuel cells with low catalyst loadings, Electrochimica Acta, 2005, in press - 4-07.091V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Low catalyst loadings for PEM fuel cells prepared by sputter deposition, Proceedings 207th meeting of the Electrochemical Society, May 15-20, 2005, Québec City, Canada - 4-07.092V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, A microfabricated PEMFC with low catalyst loading prepared by sputter deposition, 2nd International Conference on Polymer Batteries and Fuel Cells (PBFC-2), June 12-17, 2005, Las Vegas, USA - 4-07.093V
N. Ponath, D. Gruber, J. Müller, Proton conducting plasma-polymerized membranes, 2nd International Conference on Polymer Batteries and Fuel Cells (PBFC-2), June 12-17, 2005, Las Vegas, USA - 4-07.094V
D. Gruber, N. Ponath, J. Müller, Hydrogen PEMFCs prepared by microfabrication, International Conference and Trade Fair on Hydrogen and Fuel Cell Technologies, August 31 - September 1, 2005, Hamburg, Germany
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