Begehbare Brennstoffzellen bei 3M

Innovative Technologien bieten Fortschritt für alle, die sich auf den Weg machen, sie zu verstehen und sie zu nutzen. Was die Brennstoffzellen-Forschung betrifft, wird das Multi-Technologieunternehmen 3M dies allen Besuchern der Hannover Messe im wahrsten Sinne des Wortes ermöglichen: mit einem begehbaren Stack aus 300-fach vergrößerten Brennstoffzellen an Stand D 87 in Halle 13 – ein in seiner Art bisher einmaliges Projekt.

Als einer der führenden Hersteller der Membran-Elektroden-Einheit (MEA – Membrane Electrode Assembly) für die Brennstoffzelle präsentiert das Unternehmen dabei zugleich weitere Erfolge seiner langjährigen Entwicklungsarbeit, unter anderem in Form eines Brennstoffzellen-Rollers. Die in allen Komponenten optimierte MEA weist eine signifikant höhere Stabilität und Lebensdauer bei einer wesentlich erhöhten Betriebstemperatur auf. Darüber hinaus ist sie für die Serienproduktion konzipiert und ermöglicht somit bei Massenabnahme oder entsprechend hohen Stückzahlen eine kostengünstigere Herstellung. Beides sind Grundlagen, um der breiteren Nutzung dieser Form der Energiegewinnung Auftrieb zu verleihen.

Eine MEA, wesentlicher Bestandteil einer Brennstoffzelle, besteht aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten. 3M verfügt über das technologische Know-how, sie alle selbst zu fertigen – auf Grund seiner Expertise in den Bereichen Fluormaterialien und -polymere, Dünnfilmbeschichtung, Mikroreplikation, poröse Werkstoffe, Membranen sowie Klebstoffe.

Die deutlich bessere Leistung der von 3M praktisch neu entwickelten MEA ist unter anderem auf den Wechsel der eingesetzten Materialien zurückzuführen. Auch bei einer Betriebstemperatur von 95 °C ist sie voll funktionstüchtig. Durch die Beschichtung der Membran mit einem Monolayer-Nanostrukturierten-Katalysator (NSTF von 3M) wird der Flächenverlust unter wiederholter Überspannung verringert. Zudem treten rußbedingte Korrosionseffekte und daraus resultierende Verluste an aktiver Oberfläche und elektronischer Aktivität des Katalysators mit Auswirkungen auf die Leistung der Brennstoffzelle nicht mehr auf. Die weiterentwickelte Gasdiffusionsschicht trägt ebenfalls zu einer Erhöhung der Oxidationsstabilität und damit zu einer längeren Lebensdauer der MEA bei.

Bereits in der Vergangenheit war 3M in der Lage, auf die Membran eine relativ dünne Schicht des als Katalysator fungierenden Platins aufzubringen. Jetzt wird es aufgedampft, was bei gleicher Leistung 90 Prozent des Edelmetalls einspart. Diese Kostenreduktion spielt eine entscheidende Rolle, was die Serienfertigung von Brennstoffzellen betrifft.

Dank eines modularen Systems kann 3M die unterschiedlichen Anforderungen flexibel realisieren, die der jeweilige Einsatzbereich der Brennstoffzelle – (auto)mobil, portabel oder stationär – erfordert. Auf der Basis von mehr als 13 Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit in den 3M Labors entstanden vollautomatische Produktions- und Montagelinien für komplette MEAs in konstanter Qualität, die auf Serienfertigung und die Integration in das Herstellverfahren auf Kundenseite ausgelegt sind. Weitere Fortschritte konnte das Unternehmen durch ein beschleunigtes Test- und Modellierungsverfahren für MEAs sowie Ex-Situ- und In-Situ-Stabilitätsstudien erzielen.

3M ist eine Marke der 3M Company.

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