{"id":74794,"date":"2020-05-13T06:41:25","date_gmt":"2020-05-13T04:41:25","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.biofuelsdigest.com%2Fbdigest%2F2020%2F05%2F04%2Fbrazilian-researchers-investigating-novel-composite-membranes-for-direct-ethanol-fuel-cells%2F"},"modified":"2020-05-12T12:04:05","modified_gmt":"2020-05-12T10:04:05","slug":"nutzerforschung-an-bessy-ii-neue-materialien-steigern-die-effizienz-in-ethanol-brennstoffzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/nutzerforschung-an-bessy-ii-neue-materialien-steigern-die-effizienz-in-ethanol-brennstoffzellen\/","title":{"rendered":"Nutzerforschung an BESSY II: Neue Materialien steigern die Effizienz in Ethanol-Brennstoffzellen"},"content":{"rendered":"

Eine Gruppe aus Brasilien hat mit einem HZB-Team eine neuartige Kompositmembran f\u00fcr Ethanol-Brennstoffzellen untersucht. Sie besteht aus dem Polymer Nafion, in das durch Schmelzextrusion Titanat-Nanopartikel eingebettet sind. An BESSY II konnten sie beobachten, wie die Nanopartikel in der Nafion-Matrix verteilt sind und wie sie die Protonenleitf\u00e4higkeit steigern.<\/strong><\/p>\n

\"Das
Das Material besteht aus Nafion mit eingebetten Nanopartikeln. \u00a9 B.Matos\/IPEN<\/figcaption><\/figure>\n

Ethanol besitzt eine f\u00fcnfmal h\u00f6here volumetrische Energiedichte als Wasserstoff und l\u00e4sst sich gefahrlos in geeigneten Brennstoffzellen zur Stromerzeugung nutzen. Insbesondere in Brasilien besteht gro\u00dfes Interesse an Brennstoffzellen f\u00fcr Ethanol, das dort kosteng\u00fcnstig aus Zuckerrohr hergestellt werden kann. Theoretisch k\u00f6nnte der Wirkungsgrad einer Ethanol-Brennstoffzelle 96 Prozent betragen, aber in der Praxis liegt er selbst bei der h\u00f6chsten Leistungsdichte nur bei 30 Prozent. Es gibt also noch viel Raum f\u00fcr Verbesserungen.<\/p>\n

Nafion mit Nanopartikeln<\/h3>\n

Ein Team um Dr. Bruno Matos vom brasilianischen Forschungsinstitut IPEN erforscht deshalb neuartige Kompositmembranen f\u00fcr Direktethanol-Brennstoffzellen. Diese Kompositmembranen sollen die Polymerelektrolyten wie Nafion ersetzen. Matos und sein Team stellten nun mit einem Schmelzextrusionsverfahren Kompositmembranen auf der Basis von Nafion her. Dabei wurden in die Nafion-Matrix Titanat-Nanopartikel eingebettet, welche mit Sulfons\u00e4uregruppen funktionalisiert wurden.<\/p>\n

Protonenleitf\u00e4higkeit steigt<\/h3>\n

Matos und sein Team haben nun vier verschiedene Varianten dieser neuartigen Materialien an der Infrarot-Beamline IRIS bei BESSY II analysiert. Mit Infrarotspektroskopie beobachteten sie, dass sich chemische Br\u00fccken zwischen den Sulfons\u00e4uregruppen der funktionalisierten Nanopartikel bildeten. Dar\u00fcber hinaus stellten sie fest, dass die Protonenleitf\u00e4higkeit in der Kompositmembran erh\u00f6ht war, selbst bei hohen Konzentrationen von Nanopartikeln.<\/p>\n

Gro\u00dfe \u00dcberraschung<\/h3>\n

“Das war eine echte \u00dcberraschung, die wir nicht erwartet hatten”, sagt Dr. Ljiljana Puskar, HZB-Wissenschaftlerin an der IRIS-Beamline. Denn bisher war eine der Haupth\u00fcrden bei der Entwicklung von Hochleistungsverbundwerkstoffen die Tatsache, dass sich mit steigender Konzentration der Nanopartikel die Protonenleitf\u00e4higkeit verringert. Die h\u00f6here Protonenleitf\u00e4higkeit k\u00f6nnte eine bessere Ladungstr\u00e4germobilit\u00e4t erm\u00f6glichen und damit die Effizienz der Direktethanol-Brennstoffzelle erh\u00f6hen.<\/p>\n

“Diese Kompositmembran kann durch Schmelzextrusion hergestellt werden, was ihre Herstellung im industriellen Massstab erm\u00f6glichen w\u00fcrde”, betont Matos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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