Fortschrittliche Nanoverbundwerkstoffe für Energieumwandlungstechnologien
Fortschritte sowie die nachfolgende Kommerzialisierung und Markteinführung der Brennstoffzellen-Technologie werden durch mehrere Engstellen verhindert. Zur Bewältigung dieser Probleme war das EU-finanzierte Projekt NANO-FCSC (Engineering of nanocomposites for a new energy conversion device joining fuel cell and solar cell) unter Verwendung von Nanotechnologie, insbesondere von fortschrittlichen Nanoverbundwerkstoffen, auf die Erforschung einer neuen Entwicklungsmöglichkeit für die bestehende Brennstoffzellen-Technologie ausgerichtet. Die Projektpartner gestalteten, beschrieben und testeten Nanoverbundwerkstoffe für eine neue Energieumwandlungstechnologie, welche das Prinzip von Brennstoffzellen und Solarzellen miteinander kombiniert. Ferner wurden wissenschaftliche Grundlagen und Vorrichtungsmechanismen wie unter anderem der Ionen- und Elektronentransport untersucht. Die Arbeit setzte bei der Untersuchung effektiver Verbundwerkstoffmaterialien an, die für Einkomponenten-Brennstoffzellen genutzt werden können. Zu diesem Zweck wurden Seltenerd (LCP)- und Perowskitoxide (LSCF) von Industriequalität hergestellt und untersucht. Die Projektpartner studierten und beschrieben die Mikrostruktur, die Morphologie und die elektrischen Eigenschaften. Es wurden verschiedene LCP-LSCF-Verhältnisse in dem Verbundwerkstoff moduliert, um eine ausgeglichene Ionen- und Elektronenleitfähigkeit zu erreichen. Hierdurch wird eine bessere Leistung von Brennstoffzellen- und Solarzellenvorrichtungen erzielt. Brennstoffzellen mit einem optimalen Verhältnis erreichten die höchste Leerlaufspannung sowie eine maximale Stromdichte und zeigten zudem eine gute Leistungsstabilität. Die hohe Leistung ist das Ergebnis der Grenzflächenmechanismen und der katalytischen Elektrodenwirkung. Das NANO-FCSC-Team entdeckte, dass der Schottky-Übergang wesentliche Auswirkungen auf Brennstoffzellen, insbesondere auf die Leistung der Vorrichtung, hat. Brennstoffzellen-Vorrichtungen, in die ein Schottky-Übergang integriert ist, erreichen eine hohe Ausgangsleistung. Ferner bieten diese Vorteile wie bspw. Einfachheit, ein geringes Gewicht sowie ein kostengünstiges Material und eine kostengünstige Technologie. Schließlich entwarfen und entwickelten die Wissenschaftler eine neue Vorrichtung, mit der Wasserstoff-Brennstoff bei Erreichen eines stabilen Strom-Outputs in Strom umgewandelt wird. Im Zuge von NANO-FCSC wurde ein neues vielversprechendes Material eingeführt, welches neue Grenzen bezüglich Brennstoffen und innovativen Energietechnologien auftut und gleichzeitig die Kommerzialisierung von Brennstoffzellen beschleunigt.
Schlüsselbegriffe
Fortschrittliche Nanoverbundwerkstoffe, Energieumwandlung, Brennstoffzellen, NANO-FCSC, Solarzelle
