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Jahresbericht 2010-2011

anlage publikationen/Projekte/Veranstaltungen/Messen Jahresbericht 2010 – 2011  »  121 Grundlagenforschung Materialforschung Finanziert durch einen Forschungsauftrag des DLR und ein neues Forschungsaversum der Landesregierung über die Batterie- und Brennstoffzellenallianz Baden-Württemberg (BBA-BW), werden AFM-Messungen an Kathodenmateri- alien für Lithium-Schwefel-Batterien und an Brennstoffzel- lenkomponenten durchgeführt. Das erfordert unter anderem hochauflösende Untersuchungen von nanostrukturierten Gasdiffusionsschichten (GDL) mit materialsensitiver Raster- sondenmikroskopie. Ferner wurden Mittel für ein Gemein- schaftsprojekt mit dem DLR und dem ITT/Stuttgart zum Thema “ „Dynamik des lokalen Strom/Spannungsverhaltens von Nafion-Membranen“ eingeworben in dem der Einfluß von Platin auf die Degradation von Membranen untersucht wird. Seit Januar 2010 verfügt Prof. Dr. R. Hiesgen über ein neues Rastersondenmikroskopsystem (AFM) als Leihgabe des DLR im Rahmen des Forschungskooperationsvertrages. Komponenten- und Systemforschung Konvertibler alkalischer Elektrolyseur/  alkalische Brennstoffzelle Bei den heute für Fahrzeuganwendungen zum Einsatz kom- menden Brennstoffzellen handelt es sich durchweg um Pro- ton Exchange Membrane Zellen (PEM- Brennstoffzellen). Mit den in 2010/11 vorgestellten Fahrzeugen der 2.Genera- tion haben die Automobilhersteller die völlige Kundentaug- lichkeit der Fahrzeuge mit Reichweiten bis zu 800 km, einer Verdoppelung der Energieeffizienz gegenüber heutigen Fahr- zeugen mit Verbrennungsmotor und einer Kaltstarttauglich- keit bis zu Temperaturen von – 40 °C verbunden mit hohem Fahrkomfort, Abgasfreiheit und deutlicher Reduktion des CO2 Ausstoßes, der in Abhängigkeit vom Produktionspro- zeß der Wasserstoffherstellung bis auf Null gemindert wer- den kann. Problematisch sind weiterhin die Kosten insbesondere der platinbasierten Katalysatoren und der PEM-Membranen. An deren Reduzierung wird mit der Zielsetzung der Marktein- führung der Brennstoffzellenfahrzeuge in 2018/20 intensiv gearbeitet. Ein Quantensprung in den Kosten ließe sich er- zielen, wenn man statt PEM- Brennstoffzellen Alkalische Brennstoffzellen einsetzen würde. Diese benötigen lediglich nickelbasierte Katalysatoren und Kalilauge als Elektrolyt. Bei früheren Fahrzeuganwendungen mit Alkalischen Brenn- stoffzellen traten Schwierigkeiten mit der Karbonisierung des Elektrolyten durch das in der Luft enthaltene Kohlendi- oxid auf. Dank innovativer Entwicklungen hin zu alkalischen Feststoff-Elektrolyten könnte dieses Handicap weitgehend reduziert werden. Am IBZ werden die Funktionsweise, der Aufbau, der Betrieb und die Einbindung solcher AEM-Brenn- stoffzellen in Systeme erforscht. Ein Teil dieser Forschungsar- beit wird durch die Brennstoffzellen- und Batterie-Allianz Ba- den-Württemberg (BBA-BW) unter dem Projekttitel „Aufbau eines alkalischen Elektrolyseurs mit einer Polymer-Elektrolyt- Membran“ gefördert. Zur Durchführung der Arbeiten wurde ein spezieller Prüfstand der Firma Greenlight beschafft und aufgebaut. Damit konnte das Brennstoffzellenlabor um ein leistungsfähiges Analysesystem, das auch für die Ausbildung zur Verfügung steht, erweitert werden. Abb. 5 : Brennstoffzellenprüfstand der Firma Greenlight für die Grundla- genforschung auf dem Gebiet alkalischen Feststoff-Elektrolyten und zur Durchführung von Laborübungen in der Ausbildung. Komponenten – und Systement- wicklungen Mechatronisches Projekt: Windkraftanlage Im Rahmen dieses studentischen Projektes wurde das Mo- dell einer innovativen getriebelosen Windkraftanlage mit aktiver Windnachführung entwickelt und aufgebaut. Durch die aktive Nachführung der Anlage soll die Energieausbeute verbessert und optiert werden. Gesteuert wird das System durch eine SPS Industriesteuerung. Der Permanenterregte Generator ist eigens für diese Projekt konzipiert, entwickelt und in der Hochschule gefertigt und gewickelt worden. Abb. 6 : Windkraftanlage