Transmembraner Stofftransport in Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC)

直接甲醇燃料电池（DMFC）中的跨膜传质

• 批准号: 5446541
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Matthias Kind
• 金额: --
• 依托单位: Bereich Thin Film Technology
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2006-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5446541?language=en
• 关键词: Transmembraner; Stofftransport; Direkt; Methanol; Brennstoffzellen

In Brennstoffzellen wird chemisch gebundene Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Eine - vor allem für mobile Applikationen - viel versprechende Brennstoffzellentechnologie ist die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC). Bei dieser Technologie reagiert Methanol an der katalytisch aktiven Anode mit Wasser. Es entstehen Kohlendioxid, Elektronen und Protonen. Die Protonen diffundieren durch eine Polymer-Membran zur Kathode, um dort mit Sauerstoff und den von der Anode kommenden Elektronen zu Wasser oxidiert zu werden. Der elektrische Wirkungsgrad solcher DMFCs liegt zurzeit bei maximal 40 % und damit deutlich unter dem von Wasserstoff- Brennstoffzellen (60 %). Dies liegt hauptsächlich an der störenden Permeation von Methanol durch die Membran (Methanol-Crossover). Der permeierte Brennstoff wird an der Kathode oxidiert und ist somit für die energetische Nutzung verloren.Es ist Ziel dieses Projektes, einen Beitrag zur Verringerung der Verluste durch permeierendes Methanol und damit zur Steigerung des Wirkungsgrades von DMFC-Brennstoffzellen zu leisten. Dazu wurden im ersten Forschungsantrag zunächst die messtechnischen Voraussetzungen für eine systematische Untersuchung der Stofftransportvorgänge in der Polymermembran einer DMFC geschaffen. Durch umfangreiche Untersuchungen zum Stofftransport von Wasser und Methanol in Nafion®-Membranen konnten bereits wichtige Erkenntnisse über die diffusiven Stofftransportmechanismen gesammelt werden. Im Rahmen des Fortsetzungsantrags soll nun vor allem der Einfluss von diffusiven und elektroosmotisehen Schleppeffekten untersucht werden. Auf Basis der gewonnenen experimentellen Erkenntnisse sollen aktuelle Modellansätze geprüft und gegebenenfalls Ansätze zur Verbesserung des Wirkungsgrades gefunden werden. Anschließend sollen diese Erfahrungen auf alternative Membransysteme übertragen werden.

在布伦斯托夫泽伦（Brennstoffzellen）中，直接在电气能源中使用化学能源。阳极与水相连。 Solcher DMFC 的最大含量为 40%，并且在 Wasserstoff-Brennstoffzellen 下达到最大 (60%)。阴极氧化和它的能量消耗。 DMFC geschaffen。我的 Rahmen des Fortsetzungsantrags soll nun der allem der Einfluss von diffusiven und elektroosmotisehen Schleppeffekten untersucht werden。模型的设计和使用均符合操作等级的要求。