Leistungsfähigere Brennstoffzellen mit Nafion™ Membranen

Brennstoffzellen sind die Basis für eine sicherere und sauberere Welt

Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die chemische Energie, die aus der Reaktion eines Brennstoffs und eines Oxydationsmittels – typischerweise Wasserstoff und Sauerstoff - entsteht, in elektrische Energie umwandelt. Sie ergänzen die zahlreichen Anstrengungen zur Erzeugung grüner Energien und sind wichtige Voraussetzung für die Bereitstellung sauberer Energie in jeder Größenordnung.

Internationale Verordnungen zur signifikanten Reduktion der Treibhausgasemissionen machen daher die Einführung von Brennstoffzellen umso dringender. Es wird erwartet, dass der weltweite Markt für Brennstoffzellen bis 2025 um 20,9 % pro Jahr (CAGR) wächst^[1]. Typische Anwendungen sind:

• Stromversorgung für leichte Elektro-, Hybrid-, Schwerlast- und Flurförderfahrzeuge
• Notstromversorgung für Gebäude
• Stromversorgung für netzunabhängige Anwendungen, z. B. Telekommunikationseinrichtungen
• Notstromversorgung oder netzunabhängige Stromversorgung im Megawattbereich für Industriebetriebe oder Kommunen

All diese Anwendungen erfordern eine Ionenaustauschermembran, die langlebig und leistungsfähig ist. Nafion™ Protonensustauschmembranen (Proton Exchange Membranes, PEM) erfüllen diese Anforderungen.

^[1] https://www.businesswire.com/news/home/20181204005535/en/Global-Fuel-Cell-Market-Size-Share-Trends

Die Einführung von wasserstoffbetriebenen PEM-Brennstoffzellen hat bereits begonnen und Möglichkeiten sind im Überfluss vorhanden. Dies ist zum Teil auf die betriebliche Effizienz und die nachhaltigen Eigenschaften von PEMs zurückzuführen, die sie zu einer brauchbaren Alternative zu traditionellen Energiequellen im Transportwesen machen.

Vorteile von Brennstoffzellen

Immer mehr Branchen setzen Brennstoffzellen ein, da sie verschiedene Treibstoffquellen nutzen können und betriebliche Vorteile gegenüber konventionellen Energiequellen wie Batterien und Verbrennungsmotoren aufweisen. Zu diesen Vorteilen gehören:

• Reichweite und einfaches Tanken – Im Gegensatz zur Batterien können Brennstoffzellen fast genauso schnell wie herkömmliche Benzinmotoren betankt werden
• Effizienz – Eine Brennstoffzelle benötigt nur zusätzlichen Treibstoff, um ihre Kapazität zu verdoppeln. Bei Anwendungen, für welche die Nutzlast wichtig ist (wie z. B. Ferntransporte), sind Brennstoffzellen daher im Hinblick auf das Nutzlastgewicht pro gefahrenem Kilometer effizienter. Darüber hinaus wandeln Brennstoffzellen die chemische Energie des Brennstoffs direkt in nutzbare elektrische Energie um. Daher können sie zwei bis dreimal effizienter als Diesel- und Benzinmotoren betrieben werden.
• Nachhaltigkeit – Da mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen nur Wasser und Wärme produzieren, ist die Luft zum Atmen in ihrer Umgebung sauber und sicher.
• Vielseitigkeit – Brennstoffzellen lassen sich an die gewünschte Anwendung anpassen. Dazu gehört auch die Anpassung der abgegebenen Leistung, je nachdem, ob es sich um einzelne Fahrzeuge, ganze Busflotten oder Versorgungsnetze handelt, die komplette Stadtviertel versorgen. Stationäre Brennstoffzellensysteme können sogar dazu beitragen, Spitzenlasten in Energienetzen auszugleichen, indem sie zusätzliche Energie liefern, wenn fluktuierende Energiequellen wie erneuerbare Energien den Energiebedarf nicht decken können.

Verbessern Sie die Leitfähigkeit und Langlebigkeit mit Protonenaustauschmembranen

Es gibt eine Vielzahl von Brennstoffzellentechnologien, darunter alkalische Brennstoffzellen, Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen, wie z. B. die Marke Nafion™, und mehr. Von diesen sind Protonenaustauschmembranen (PEM) wie Nafion™ zur ersten Wahl für Transport- und Materialhandhabungsanwendungen geworden. Warum? Maximale Leistung bei minimalem Nebenprodukt.

Der gängigste Typ der PEM-Brennstoffzelle arbeitet mit reinem Wasserstoffgas. Anders als Wasserstoff benötigt diese Brennstoffzelle zur Funktion nur Sauerstoff (aus der Luft) und Wasser. Es laufen einfach zwei chemische Reaktionen ab, getrennt durch eine Elektrolytmembran. Die Ergebnisse sind nutzbare Elektrizität, Wasser und Wärme.

Nafion™ Membranen ermöglichen Brennstoffzellen, die über Jahre hinweg effizient funktionieren. Entwickler und Konstrukteure bevorzugen Nafion™ Protonenaustauschmembranen für Brennstoffzellen auf Grund ihrer folgenden Eigenschaften:

• Dicke
• Leitfähigkeit
• Festigkeit
• Beständigkeit gegen Wasseraufnahme
• Chemikalienbeständigkeit

Diese Eigenschaften können genutzt werden, um die Anforderungen neuer Anwendungen und Betriebsbedingungen zu erfüllen. Brennstoffzellen mit Nafion™ PEM besitzen die folgenden Eigenschaften:

• Geeignet für den Einsatz mit intermittierender erneuerbarer Energie aus Sonne oder Wind.
• Betrieb bei relativ niedrigen Temperaturen
• Anpassung der elektrischen Leistung an den dynamischen Leistungsbedarf

Daher gelten Brennstoffzellen mit PEM als eine führende Technologie für leichte Nutzfahrzeuge und viele stationäre Anwendungen.

Chemours besitzt eine vollständig integrierte Lieferkette für Nafion™ Materialien und einen stabilen Zugang zu hochwertigen vorgelagerten Rohstoffen. Daher ist Chemours in der Lage, den langfristigen Bedarf zu decken, ohne Einschränkungen oder Lieferunterbrechungen.