Beschreibung

Herausforderung:

Nach Stand der Technik werden Beschichtungen für Elektroden von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren mit Katalysatortinte in Luft-Wärme-Trocknern von außen nach innen getrocknet. Dieses Verfahren bringt die Gefahr des Schollenbruchs mit sich, da durch die innen liegende, noch nasse Schicht mechanische Spannungen und als Folge davon Rissbildungen entstehen können. Durch die entstandenen Trocknungsdefekte wird die Leistung und Lebensdauer der späteren Brennstoffzelle vermindert. Um dieses Problem zu vermeiden, soll ein Verfahren entwickelt werden, das die Trocknung der Tinte von innen nach außen ermöglicht. Der Einsatz von Mikrowellenstrahlung stellt hierbei einen technisch vielversprechenden Ansatz dar.  

Projektziel:

Im Rahmen des Projektes soll die Integration eines Mikrowellentrockners in eine Technikums Anlage zur Herstellung von Katalysatorschichten erarbeitet werden. Der Einfluss der Trocknung mittels Mikrowellen auf die Leistungs- und Betriebscharakteristik von Brennstoffzellen soll systematisch ermittelt werden. Dabei wird eine schonende Trocknung unter Vermeidung von Schollenbrüchen erprobt und evaluiert. Die Trocknung unter Anwendung von Mikrowellenstrahlung stellt hierbei eine effiziente, energetisch sparsame sowie platzsparende Methode dar.

Vorgehensweise:

Die Firma Kiener setzt eine kompakte, variable Technikums Anlage zur Beschichtung von Trägersubstraten und mit Katalysatortinten bzw. -pasten mit der Option zur Integration einer konventionellen Trocknungsstrecke sowie eines Mikrowellentrockners um und führt entsprechende Beschichtungsversuche mit am ZSW optimierten Tinten / Pasten durch. Die Fertigung der Anlage wird zuvor in Auftrag an die Firma LACOM gegeben. Am ZSW werden die Eigenschaften der Katalysatortinte / -paste im Hinblick auf Verarbeitbarkeit, Stabilität und Leistungsdichte in einer katalysatorbeschichteten Membran (CCM) durch Variation der Zusammensetzung und Verarbeitung optimiert und deren Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung erforscht. Schließlich wird ein Funktionsnachweis der auf der Technikums Anlage hergestellten CCMs in Einzeltests geführt und mit konventionell hergestellten CCMs verglichen.

Verwertung:

Im Erfolgsfall bietet sich für die Firma Kiener ein Wettbewerbsvorteil durch die Integration einer innovativen, energiesparenden Trocknungstechnik. Zusätzlich ermöglicht die neue Methode der Mikrowellentrocknung die signifikante Reduktion der Aufstellflächen in der Produktion. Die Verwertung der Forschungsergebnisse durch das ZSW erfolgt bevorzugt über Lizenzierungen und wissenschaftliche Veröffentlichungen.