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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-4887
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/488/


Müller, Markus

Polymermembran-Brennstoffzellen mit mikrostrukturierten Strömungskanälen

Polymer electrolyte fuel cells with microstructured flow channels

Dokument1.pdf (9.282 KB) (md5sum: a87e9279e2fafd2e5f91189702cdea82)

Kurzfassung in Deutsch

Eine stark wachsende Zahl tragbarer Elektronikgeräte benötigt eine kleine, leichte Energieversorgung mit hoher Kapazität. Miniaturisierte Brennstoffzellen-Systeme können diese Anforderungen erfüllen.

Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten der Konzeption von Mikro-Brennstoffzellen: Entweder die Miniaturisierung bestehender makroskopischer Systeme oder die Verwendung in der Mikrosystemtechnik etablierter Technologien zur Produktion von Brennstoffzellen aus den klassischen Materialien der Mikrosystemtechnik.

Ziel dieser Arbeit war es, die Funktionseinheiten von Polymermembran-Brennstoffzellen auf ihre Miniaturisierbarkeit hin zu untersuchen und die Einflüsse der Miniaturisierung auf das Betriebsverhalten einer solchen Zelle festzustellen, es wurde also der erstgenannte Weg eingeschlagen, da hier von Brennstoffzellen ausgegangen werden konnte, die bereits gute Leistungsdichten vorzuweisen haben.

Nach Messungen der elektrischen Leitfähigkeit von Diffusionsschichten und Membran-Elektroden-Anordnungen wurde die Diffusionsschicht durch eine mikrostrukturierte Gasverteilerstruktur ersetzt, welche die Aufgaben der Diffusionsschicht übernehmen kann. Es ergibt sich ein wesentlich flacherer Aufbau mit entsprechend gesteigerter volumetrischer Leistungsdichte.

Zum ersten Mal wurden Polymermembran-Brennstoffzellen mit mikrostrukturierten Strömungskanälen aus Edelstahl und ohne Diffusionsschichten realisiert. Die Strömungskanäle wurden mit einer Ultrapräzisionsfräse hergestellt und haben einen Querschnitt von 150 x 150 µm². Durch einen sehr flachen Schichtaufbau von nur 0,45 mm pro Einzel-Zelle, wird in einem Stack mit fünf Zellen eine sehr hohe volumetrische Energiedichte von ca. 1 W/cm³ erreicht.

Bei der Analyse des Betriebsverhaltens von Brennstoffzellen ohne Diffusionsschicht stellte sich heraus, daß sich durch die Verklebung von Flow-Field und MEA eine Leistungssteigerung von fast 50 erreichen läßt, außerdem wird damit eine neues, sehr flaches Zelldesign mögl


SWD-Schlagwörter: Brennstoffzelle , Mikrostruktur , Mikromechanik , Wasserstoff
Freie Schlagwörter (deutsch): Strömungskanäle , Mikrobrennstoffzelle , Diffusionsschicht
Freie Schlagwörter (englisch): flow fields , micro fuel cell , diffusion layer
Institut: Institut für Mikrosystemtechnik
Fakultät: Fakultät für Angewandte Wissenschaften (bis Sept. 2002)
DDC-Sachgruppe: Technik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Menz, Wolfgang Prof. Dr.
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 04.07.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 24.07.2002
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