Denn Energiegewinnung und Energieverbrauch sind nicht aneinander gekoppelt, Stromherstellung und Stromverbrauch jedoch unmittelbar.
Bereits Anfang der 1960er Jahre kamen die ersten PEM-Brennstoffzellen im Gemini-Raketenprogramm der Amerikaner zum Einsatz. Deutlich verbessert wurden Sie z.B. durch das in den späten 60er Jahren entwickelte Nafion® der Firma DuPont. Durch dieses Material (sulfoniertes PTFE) wurde die Herstellung von Brennstoffzellen kostengünstiger und technisch einfacher.
Doch was sind eigentlich PEM Brennstoffzellen?
Es gibt eine ganze Reihe von technischen Möglichkeiten, aus chemischen Verbindungen mit Hilfe einer Brennstoffzelle Energie zu gewinnen. Eine der am stärksten im Wachstum begriffenen Techniken sind die Niedertemperatur-Brennstoffzellen auf Basis einer Ionenaustauschmembrane (PEM, Protonenaustausch-Membrane). Technisch gesehen werden Wasserstoff-Moleküle durch einen Katalysator ionisiert. Die Membrane ist durchlässig für Protonen. Die Elektronen des Wasserstoffs fließen über einen äußeren Stromkreis, wo sie elektrische Arbeit verrichten können, auf die andere Seite der Membrane. Dort reduzieren sie Sauerstoff, der sich zusammen mit den Protonen aus der PEM-Membrane zu Wasser verbindet. Dieser Prozess läuft bei etwa 50-120°C ab. Deshalb wird diese Technik auch als Niedertemperatur-Brennstoffzelle bezeichnet.
Die Protonen-Austauschmembrane ist zwar das Herzstück einer Brennstoffzelle, doch es gibt eine ganze Reihe weiterer Bauteile, die notwendig sind. Neben der äußeren Konstruktion (um eine ausreichende Leistung zu erzielen, werden viele dieser einzelnen Brennstoffzellen in einem Stapel/Stack miteinander verbunden) werden weitere Bestandteile wie Bipolarplatten, Anode, Kathode und Dichtungen benötigt (diese ergeben die MEA, Membranen-Elektroden-Einheit). Sie dienen der Unterstützung der chemisch-elektrischen Reaktion, vor allem aber auch dem Transport der Reaktionsgase Wasserstoff und Sauerstoff bzw. dem entstandenen Wasser. Von CMC Klebetechnik beschichtete Folien sind dabei mit im Einsatz. Die Beschichtung wurde speziell für die feucht-warme und chemisch aggressive Umgebung innerhalb des Reaktionsbereiches hin entwickelt und ist integraler Bestandteil der Brennstoffzellen.
Doch wie kommt man nun an die beiden verwendeten Gase Sauerstoff und Wasserstoff heran?
In vielen Produktionsverfahren in der chemischen Industrie fällt Wasserstoffgas als Reaktionsprodukt an. Und Sauerstoff kann man durch Verflüssigung der Luft herstellen. Beides sind energieintensive Verfahren, die dem Wunsch nach einer möglichst effizienten Nutzung der durch Wind und Sonne gewonnenen Energie widerspricht.
Darum werden derzeit die ersten semi-industriellen Produktionsanlagen für Sauerstoff- und Wasserstoffgas in Betrieb gesetzt (z.B. Audi in Werlte). Diese Power-to-Gas-Anlagen spaltet durch den umgekehrten Weg wie bei der Brennstoffzelle mithilfe von elektrischem Strom das Wassermolekül in die beiden Gase auf. Strom aus Wind und Sonne (oder anderen regenerativen Quellen wie Gefälleunterschiede bei Wasserkraftanlagen) wird so in eine speicherbare Energieform umgewandelt. Auch bei diesem Verfahrensschritt helfen spezialisierte Folien und Beschichtungen von CMC Klebetechnik dabei, diesen Verfahrensschritt optimal, langlebig und zuverlässig zu erfüllen.
Lösungen von CMC Klebetechnik für PEM-Brennstoffzellen – ein weiteres Beispiel dafür, wie vielseitig kundenspezifische Beschichtungen sein können.
Bereits Anfang der 1960er Jahre kamen die ersten PEM-Brennstoffzellen im Gemini-Raketenprogramm der Amerikaner zum Einsatz. Deutlich verbessert wurden Sie z.B. durch das in den späten 60er Jahren entwickelte Nafion® der Firma DuPont. Durch dieses Material (sulfoniertes PTFE) wurde die Herstellung von Brennstoffzellen kostengünstiger und technisch einfacher.
Doch was sind eigentlich PEM Brennstoffzellen?
Es gibt eine ganze Reihe von technischen Möglichkeiten, aus chemischen Verbindungen mit Hilfe einer Brennstoffzelle Energie zu gewinnen. Eine der am stärksten im Wachstum begriffenen Techniken sind die Niedertemperatur-Brennstoffzellen auf Basis einer Ionenaustauschmembrane (PEM, Protonenaustausch-Membrane). Technisch gesehen werden Wasserstoff-Moleküle durch einen Katalysator ionisiert. Die Membrane ist durchlässig für Protonen. Die Elektronen des Wasserstoffs fließen über einen äußeren Stromkreis, wo sie elektrische Arbeit verrichten können, auf die andere Seite der Membrane. Dort reduzieren sie Sauerstoff, der sich zusammen mit den Protonen aus der PEM-Membrane zu Wasser verbindet. Dieser Prozess läuft bei etwa 50-120°C ab. Deshalb wird diese Technik auch als Niedertemperatur-Brennstoffzelle bezeichnet.
Die Protonen-Austauschmembrane ist zwar das Herzstück einer Brennstoffzelle, doch es gibt eine ganze Reihe weiterer Bauteile, die notwendig sind. Neben der äußeren Konstruktion (um eine ausreichende Leistung zu erzielen, werden viele dieser einzelnen Brennstoffzellen in einem Stapel/Stack miteinander verbunden) werden weitere Bestandteile wie Bipolarplatten, Anode, Kathode und Dichtungen benötigt (diese ergeben die MEA, Membranen-Elektroden-Einheit). Sie dienen der Unterstützung der chemisch-elektrischen Reaktion, vor allem aber auch dem Transport der Reaktionsgase Wasserstoff und Sauerstoff bzw. dem entstandenen Wasser. Von CMC Klebetechnik beschichtete Folien sind dabei mit im Einsatz. Die Beschichtung wurde speziell für die feucht-warme und chemisch aggressive Umgebung innerhalb des Reaktionsbereiches hin entwickelt und ist integraler Bestandteil der Brennstoffzellen.
Doch wie kommt man nun an die beiden verwendeten Gase Sauerstoff und Wasserstoff heran?
In vielen Produktionsverfahren in der chemischen Industrie fällt Wasserstoffgas als Reaktionsprodukt an. Und Sauerstoff kann man durch Verflüssigung der Luft herstellen. Beides sind energieintensive Verfahren, die dem Wunsch nach einer möglichst effizienten Nutzung der durch Wind und Sonne gewonnenen Energie widerspricht.
Darum werden derzeit die ersten semi-industriellen Produktionsanlagen für Sauerstoff- und Wasserstoffgas in Betrieb gesetzt (z.B. Audi in Werlte). Diese Power-to-Gas-Anlagen spaltet durch den umgekehrten Weg wie bei der Brennstoffzelle mithilfe von elektrischem Strom das Wassermolekül in die beiden Gase auf. Strom aus Wind und Sonne (oder anderen regenerativen Quellen wie Gefälleunterschiede bei Wasserkraftanlagen) wird so in eine speicherbare Energieform umgewandelt. Auch bei diesem Verfahrensschritt helfen spezialisierte Folien und Beschichtungen von CMC Klebetechnik dabei, diesen Verfahrensschritt optimal, langlebig und zuverlässig zu erfüllen.
Lösungen von CMC Klebetechnik für PEM-Brennstoffzellen – ein weiteres Beispiel dafür, wie vielseitig kundenspezifische Beschichtungen sein können.
