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26.04.2016

Bessere Katalysatoren für Brennstoffzellen

Funktionsweise einer alkalischen Brennstoffzelle. Grafik: IMS Chips

Funktionsweise einer alkalischen Brennstoffzelle. Grafik: IMS Chips

Brennstoffzellen sind eine der Schlüsseltechnologien für die Energiewende. Sie nutzen jedoch oft teure Edelmetalle wie Platin. Ein Großteil der Ressourcen liegt zudem in politisch unstabilen Ländern. Edelmetallfreie Katalysatorschichten für die Energiewandler zu entwickeln, ist daher das Ziel eines im April 2016 gestarteten Forschungsvorhabens beim innBW-Mitglied Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS). Die neuen Katalysatorschichten sollen in alkalische Mikro-Brennstoffzellen eingesetzt werden und könnten sie massentauglich machen. Das Vorhaben im Rahmen des Projekts NEMEZU läuft bis 2018 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff mit hohem Wirkungsgrad in Strom um. Anstelle von Abgasen entsteht Wasser. Brennstoffzellen gibt es für alle Leistungsklassen, von Ladegeräten für Handys oder Laptops über Antriebe für Brennstoffzellen-Elektroautos mit hoher Reichweite bis hin zur Energieversorgung von Stadtbussen. Der Energieträger Wasserstoff kann aus regenerativen Quellen und in großen Mengen preisgünstig hergestellt werden.

Das Institut für Mikroelektronik Stuttgart wird in dem Projekt Si3N4-Membransysteme auf Basis von 150-Millimeter-Wafern zur Evaluierung edelmetallfreier Katalysatorsysteme während des Brennstoffzellenbetriebes entwickeln und fertigen. Der Wirkungsgrad der alkalischen Brennstoffzellen soll dann im Betrieb mittels Infrarotthermographie der elektrochemischen Reaktion bestimmt und gemessen werden.

Der Vorteil von alkalischen Brennstoffzellen: Im Vergleich zu Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen haben sie zwar eine etwas geringere Leistungsdichte, aber mit 70 Prozent einen um rund zehn Prozentpunkte besseren Wirkungsgrad.

Das Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS) ist eine gemeinnützige Stiftung im Land Baden-Württemberg und betreibt wirtschaftsnahe Forschung auf den Gebieten Siliziumtechnologie, Nanostrukturierung, Anwenderspezifische Schaltkreise (ASICs) und Bildsensorik. Das Institut ist Partner kleiner und mittlerer Unternehmen insbesondere in Baden-Württemberg und arbeitet mit international führenden Halbleiterunternehmen und Zulieferern zusammen. Am IMS CHIPS arbeiten rund 100 Mitarbeiter und Gastwissenschaftler in den Bereichen Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und Nanostrukturierung.

www.ims-chips.de