Selbstheilende Membran für Brennstoffzellen
Entwicklung unter anderem für Wasserstoff-Autos interessant
Forscher an der University of Delaware (UD) haben eine selbstheilende Membran für Wasserstoff-Brennstoffzellen entwickelt. Das verspricht eine längere Lebensdauer für die Zellen, was diese wiederum für praktische Anwendungen noch attraktiver machen soll. Interessant ist das gerade für Bereiche wie die Elektromobilität, wo eine unbrauchbar werdende Zelle letztlich die Nutzungsdauer begrenzt.
Bei Wasserstoff-Autos sind sogenannte Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen gängig, in denen eine Polymer-Membran für die Funktion entscheidend ist. Sie ist allerdings auch eine Schwachstelle, denn mit der Zeit entstehen durch die ständige Beanspruchung Risse und Löcher, die im Betrieb nicht nachgewiesen werden können. Irgendwann versagen letztlich Membran und somit Zelle.
Knackpunkt Haltbarkeit
„Die einzige Lösung ist derzeit ein Tausch der kompletten Membran-Elektroden-Einheit, was ungeheuer teuer ist“, betont Suresh Advani, Professor für Maschinentechnik an der UD. Eine Reparatur würde sich also beispielsweise bei Autos, die ja relativ schnell an Wert verlieren, oft gar nicht lohnen. Abhilfe könnte die Neuentwicklung schaffen. Sie setzt darauf, in eine Membran aus dem Material Nafion Mikrokapsel mit einer Nafion-Lösung einzubetten.
„Die Mikrokapseln sind darauf ausgelegt zu reißen, wenn sie auf Defekte in der Membran stoßen“, erklärt Liang Wang vom Fachbereich Maschinentechnik an der UD. Die auslaufende Lösung heilt dann die Schäden. Bisherige Tests der zum Patent angemeldeten Entwicklung zeigen, dass diese die Lebensdauer der Membran deutlich steigern könnte – und damit auch die sinnvolle Nutzungsdauer beispielsweise von Fahrzeugen.
- „Self-Healing Composite Membrane for Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell Applications“
- University of Delaware „Self-healing membrane extends life of hydrogen fuel cells“
