Auszeichnung: Fraunhofer ISE erhält f-cell Award 2020

Freiburg - Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat den diesjährigen f-cell Award in der Kategorie »Research & Development« gewonnen. Baden-Württembergs Umweltminister Franz Untersteller übergab die Auszeichnung im Rahmen der Konferenz f-cell am 29. September 2020 in Stuttgart.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Projekts "Dekade" hat das Fraunhofer ISE den Siebdruck als skalierbares Herstellungsverfahren für die Brennstoffzellenproduktion mit hohem Durchsatz und hoher Qualität weiterentwickelt. Kompetenzen aus der Photovoltaik und der Wasserstoff-Technologie wurden zusammengeführt, um die Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen zu erhöhen.

Der Siebdruck wird in der Solarzellen-Produktion seit Jahrzehnten eingesetzt. Das ISE hat mit diesem Verfahren durchgehende Ionomer-graduierte Katalysatorschichten entwickelt, die eine deutlich verbesserte Leistungsdichte beim Betrieb von Brennstoffzellen ermöglichen.

Das Problem: Bei niedrigen Stromdichten findet die Stromerzeugung nahe der Membran statt und wird noch nicht durch eine unzureichende Sauerstoffzufuhr begrenzt. Hier kann der Ionomergehalt für eine bessere Protonenleitfähigkeit in die Katalysatorschicht erhöht werden. Bei höheren Stromdichten wandert die reaktive Zone allerdings tiefer in die Katalysatorschicht hinein und die Sauerstoffwiderstände werden leistungsbegrenzend. Die Lösung: Die Forscher haben in diesen Zonen weniger Ionomer eingearbeitet, um die Sauerstoffdiffusionswiderstände zu minimieren

Dieser erweiterte Ansatz führte zu einer optimierten Protonenleitfähigkeit und Sauerstoffversorgung. Die so erhaltene Brennstoffzelle übertraf konventionelle Referenzzellen, wie sie im Automobilbereich eingesetzt werden, um etwa 10 Prozent, teilte das Fraunhofer ISE mit. Die Leistungssteigerung wird möglich, ohne dass eine Änderung am Materialeinsatz vorgenommen werden muss.