Das Ziel der Untersuchungen war, eine innovative, druckstabile und wartungsarme Unterwasserbrennstoffzelle als Energiequelle für verschiedene Zwecke (z. B. Unterwassersonden) bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu entwickeln. Der erste Prototyp eines Energieversorgungssystems bestand aus einem Brennstoffzellen-Stack, zwei flexiblen Tanks für die flüssigen Reaktanten und energiesparenden Pumpen. Als Brennstoff wurde Ameisensäure und als Oxidanz Wasserstoffperoxid verwendet. Für die Brennstoffzelle sowie für den Katalysator wurden neue an die Reaktanten angepasste Materialien eingesetzt. Auf die Verwendung des preisintensiven Platins wurde verzichtet und stattdessen ein Gemisch aus Kohlenstoff und einer rutheniumorganischen Verbindung als Katalysator eingesetzt. Der Katalysator wurde durch eine Niedertemperaturplasmabehandlung auf dem Kohienstoffträger fixiert und aktiviert. Darüber hinaus besitzen die verwendeten Katalysatorsysteme eine geringere chemische Zersetzungsaktivität gegenüber Wasserstoffperoxid als Platin, wodurch eine deutlich bessere Auslastung des Oxidanz gewährleistet wird. Für den Unterwassereinsatz wurde der Brennstoffzellenstack in eine Form mit elektrisch nichtleitender, flexibler Zweikomponenten-Vergussmasse eingegossen. Dadurch ist ein druckneutraler Betrieb möglich. Das System wurde unter ähnlichen Bedingungen, wie sie in großen Meerestiefen herrschen, erfolgreich getestet. Die Messungen ergaben, dass mit steigendem Druck die Leistung und die maximal erreichbare Stromstärke zunehmen. Insgesamt wurden jedoch kleinere Werte als unter Normalbedingungen gemessen. Der Grund liegt hier in der geringeren Temperatur. Basierend auf den gewonnenen Erfahrungen wurde ein Funktionsmuster eines Energieversorgungssystems mit einem 8 Zeller aufgebaut. Mit diesem System konnten Leistungen von 4 W unter Normalbedingungen erzeugt werden.
Unterwasserbrennstoffzellen mit flüssigen Reaktanden
Underwater fuel cells with liquid reactants
2007
5 Seiten, 7 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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