Die Reduktion von Treibhausgasemissionen und der aufkommende politische Fokus auf Wasserstoff als sauberen Energieträger beschleunigt die Forschung zur nachhaltigen Wasserstofferzeugung und dessen Nutzung. Effizienz, Lebensdauer und Nachhaltigkeit der gesamten Prozesskette spielen dabei eine wichtige Rolle. Die Arbeitsgruppe Brennstoffzellen und Wasserstoff an der TU Graz befasst sich derzeit mit Grundlagen- und industrienaher Forschung, um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen.
Erzeugung von hochreinem Wasserstoff
Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe von Prof. Hacker ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von hochreinem Wasserstoff, des sogenannten Reformer Steam Iron Process (RESC). Bei diesem Verfahren wirkt eine Kontaktmasse auf Basis von Eisen(oxid) als Sauerstoffträger und erzeugt durch dessen Reoxidation mit Wasserdampf reinen Wasserstoff. Die hohen Prozesstemperaturen im Bereich von 600-1000°C und die ständige chemische Umwandlung stellen eine große Herausforderung dar, da diese zu dauerhaften Strukturänderungen und Phasenumwandlungen der Metalloxide führen. Die Optimierung geeigneter thermisch und chemisch stabiler Metalloxide wird durch die Zugabe von hochschmelzenden Inertstoffen wie Aluminium-, Silizium- oder Zirkonoxid erreicht und die Verbesserung der Präparationsroute für Sauerstoffträger erhöht die mechanische Integrität und die Sauerstoffaustauschkapazität der Metalloxide. Die Arbeitsgruppe ist derzeit u. a. in Kooperation mit BEST Research und der Technischen Universität Wien am Projekt Bio-Loop beteiligt, um solche Sauerstoffträger auch für zukünftige biomasseorientierte Anwendungen zu entwickeln und zu verbessern.
F&E von Wasserstoff-Brennstoffzellen
Zur Ermöglichung eines nachhaltigen, globalen Wirtschaftssystems, ist die Entwicklung von sauberen und geräuschlosen Antriebssystemen für Transportanwendungen unumgänglich. Für den Einsatz als Energieversorgung in Elektrofahrzeugen (FCEVs) werden Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC) derzeit als die praktikable Option gesehen. Die Kombination aus hohen Reichweiten und schnellem Aufladen macht diese Technologie besonders attraktiv.
Die Membran-Elektroden-Einheit (MEE) bildet das Herzstück einer PEFC und ist zugleich aber auch der Hauptkostentreiber, für aktuelle Brennstoffzellenstacks in FCEVs, da relativ hohe Mengen des Edelmetalls Platin im Elektrodenkatalysator eingesetzt werden. Zur Reduktion der Edelmetalle wurde kürzlich erfolgreich ein neues Konzept am CEET entwickelt, bei dem die selektive Beschichtung des Kohlenstoffträgermaterials mit Polyanilin (PANI), einem halbleitenden Polymer zur Erhöhung der Katalysatorlebensdauer, im Vordergrund steht.
In Zusammenarbeit mit internationalen Forschungspartnern und der Industrie wurden die Materialien synthetisiert und in der MEE mit gezielt konzipierten beschleunigten Belastungstests charakterisiert, um die Leistungsfähigkeit im Langzeitbetrieb zu bestimmen.
Quellen für diesen Artikel:
CEET – Offizielle Webseite
Vorbereitet von: Prof. Viktor Hacker, DI Michaela Roschger, DI Sigrid Wolf, H2greenTECH Projektpartner vom Institute of Chemical Engineering and Enviromental Technology (CEET) of TU Graz.
