Navigation

Jump to main content
Department of Digital Printing and Imaging Technology
Digital Printing and Imaging Technology

3D-Kat

Dreidimensionale (3D) Gestaltung von Katalysatorschichten einer PEM-Brennstoffzelle im Inkjetdruck für eine hocheffiziente Ausnutzung des Platinkatalysators

 
Funding source:

BMWi FKZ 30 EWBG

Duration: 01.02.2018 - 31.07.2020
Beneficiaries:

Department of Digital Printing and Imaging Technology, TU Chemnitz

Zentrum für BrennstoffzellenTechnik ZBT GmbH

AVL Deutschland GmbH

Cadis Service GmbH

Hampa Kunststoffverbundtechnik

Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG

Laufenberg GmbH

Octopus Fluids GmbH & Co. KG

Sun Chemical (Hartmann Druckfarben GmbH)

Abstract:

Eine der Schlüsselkomponenten (bezüglich Effizienz, Leistung und Kosten) der PEM-Brennstoffzelle ist die Katalysatorschicht der Kathode. Die Reduzierung des Platingehaltes ist eine der wesentlichen Herausforderungen für den wirtschaftlichen Erfolg der Brennstoffzellentechnologie. Diese Bedarfsreduzierung des Platins kann durch eine "ideal" gestaltete Katalysatorschicht erreicht werden, in welcher die Komponenten Platin, Ionomer und Kohlenstoff gemäß den örtlichen Anforderungen der Zelle in allen drei Schicht-Dimensionen ideal verteilt sind. In den einzelnen Schichtbereichen kommen dazu unterschiedliche Tintenformulierungen zum Einsatz, um letztendlich eine Variation von Zusammensetzung und Menge des verdruckten Materials (Schichtdicke / Belegung) zu ermöglichen. Somit eröffnet sich für KMU im Bereich der Tinten- oder Materialformulierung durch die PEM-Brennstoffzellenfertigung ein neuer Markt. Da die Herstellung solcher Schichten erstmalig durch die Verwendung der Inkjettechnologie im Flachbettverfahren mit überschaubarem Aufwand möglich wird, profitieren andererseits auch KMU im Bereich der Inkjetdrucktechnologie von dem neuen Anwendungsfeld.

Im Gegensatz zu konventionellen Druckverfahren werden im Inkjetverfahren keine preisintensiven Druckformen benötigt. Weiterhin entsteht weniger Makulatur und die Tinte wird effizienter eingesetzt. Das Verfahren ist also ressourcenschonend und damit wirtschaftlich von Vorteil. Im Rahmen dieses Projektes wird die individuelle Performance jeder der hergestellten Gradierungsvarianten analysiert. Diese Analysen helfen dabei, neben dem direkten Erkenntnisgewinn, CFD-Simulationen inkl. elektrochemischer Berechnungstools, zu optimieren. Mit diesen ist es dann möglich, eine ideale Katalysatorschicht zu gestalten. Diese in der Simulationsumgebung optimierte Katalysatorschicht wird dann abschließend real hergestellt und wiederum analysiert.

Staff TUC:

Maxim Polomoshnov, Reinhard R. Baumann





 

Press Articles