Wasserstoffreiches Methanol für Brennstoffstellen
PEM-Zellen sind wie eine Schleuse aufgebaut, durch die Boote fahren, die das Wasser auf jeder Seite eines Hindernisses trennen, über die eine Brücke führt, die die beiden Teile verbindet. Wasserstoff wird in die Schleuse (die Anode) eingeführt und in Protonen (positive Wasserstoffionen) und Elektronen aufgespalten. Die Protonen gelangen durch die Schleuse (eine elektrolytische Lösung mit einer Membran) auf die andere Seite (die Kathode), wo sie sich mit Sauerstoff verbinden. Es entstehen Wasser und Hitze. Beide Reaktionen erfordern Katalysatoren. Die Elektronen werden über die Brücke (ein Stromkreislauf) geleitet und es wird Elektrizität zum Antrieb von Geräten erzeugt. Um ausreichend Energie zu erzeugen, werden zahlreiche Zellen zu einem sogenannten Stack hintereinander geschaltet. In vielen PEM-Zellen wird momentan reiner Wasserstoff als Input oder Brennstoff verwendet. Obwohl Wasserstoff-Brennstoffzellen als eine Lösung auf die weltweite Energiekrise gedacht waren, hat die Verwendung reinen Wasserstoffes zahlreiche Fragen zur Lagerung und zum Betrieb aufgeworfen, die eine weite Ausbreitung verhindert haben. EU-Forscher, die am Projekt "Compact direct (m)ethanol fuel cell for portable application" (Morepower) arbeiten, haben neue Materialien und Methoden entwickelt, mit denen wasserstoffreiches und jederzeit verfügbares Methanol und in einem geringerem Ausmaß Ethanol als Energieträger verwendet werden kann. Die Forscher entwickelten insbesondere neue Protonaustauschmembranen, die eine hohe Leistung und gute Eigenschaften im Vergleich zu Nafion-Membranen aufweisen. Sie optimierten die Reaktionen der Anode und Kathode und zeigten eine verbesserte Aktivität des Katalysators. Die Forscher führten umfangreiche Versuchs- und Modellierungsarbeiten aus und erstellten einen neuen Aufbau der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) für einen effizienten Betrieb bei niedrigen Temperaturen mit realistischen Flüssen und Spannungen. Schließlich erstellten sie für einen Test zwei einzelne Stacks aus Zellen mit einer Leistung von 350 Watt bei einer 1-Molar-Methanol-Lösung bei 60 Grad Celsius. Die Chancen zur Verwendung von Methanol in Brennstoffzellen auf Wasserstoffbasis sind zahlreich. Methanol ist eine stabile, oft produzierte und biologisch abbaubare Flüssigkeit bei Raumtemperatur und enthält mehr Wasserstoff als jeder andere flüssige Brennstoff. Es ist gut aufgestellt, um den europäischen Markt für Brennstoffzellen auf Wasserstoffbasis auf neue Höhen zu befördern und das Projekt Morepower trägt zu dieser Entwicklung bei.