Das Projekt "Teilvorhaben: FLUID Material" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.
Das Projekt "FLUID-Fluor-freie Befeuchtermembranen für die PEM-Brennstoffzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FUMATECH BWT GmbH durchgeführt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.
Das Projekt "Teilvorhaben: (Befeuchter) Membranentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FUMATECH BWT GmbH durchgeführt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.
Das Projekt "Teilvorhaben: Faserbasierte Membranverstärkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf durchgeführt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines gewickelten Spiralmembran-Luftbefeuchters für Brennstoffzellenanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Spiraltec GmbH durchgeführt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen sowohl neuartige Fluor-freie Flachmembranen als auch ein neues, gewickeltes Moduldesign für Membranbefeuchter zur Anwendung in Brennstoffzellen-Systemen bis in den Pilotmaßstab entwickelt und validiert werden. Das Vorhaben baut dabei auf dem Projekt HIKS (Förderkennzeichen 03ET6091) auf. Dort wurden erste vielversprechende ungeladene Kohlenwasserstoff-Polymere zu Membranen verarbeitet, die eine vergleichbare Wasserdampfpermeanz zu den, ebenfalls im Projekt entwickelten Ionomermembranen zeigen. Die im Bereich der Brennstoffzellenbefeuchtung neuartigen Fluor-freien Polymere müssen im weiteren Verlauf allerdings optimiert und auf die Langzeitbeständigkeit geprüft werden. Des Weiteren wurde im HIKS-Projekt der große Einfluss des polymeren Membranträgers auf die Wasserdampfpermeation sichtbar. Eine große Einschränkung stellte dabei die Verfügbarkeit der kommerziell am Markt erhältlichen Membranträger dar. Die praktikabelsten Trägermaterialien sind nicht Fluor-frei oder im Befeuchterbetrieb nicht ausreichend stabil. Deshalb werden im geplanten Vorhaben durch die Einbindung der neuen Partner DITF und BASF auch Innovationen auf der Membranträgerebene ermöglicht. Verschiedene Studien und auch eigene Arbeiten u.a. im Projekt HIKS zeigen das große Potenzial der Flachmembranen im Vergleich zu Hohlfasermembranen. Die Flachmembran ermöglicht ein flexibles Moduldesign, bei dem die Membranflächenausnutzung hoch ist und der Druckabfall gezielt beeinflusst werden kann. Dabei bietet ein bei anderen Membrananwendungen bereits etabliertes Wickelmodul-Design durch den kompakten rotationssymmetrischen Aufbau hohe spezifische Trennflächen und gleichzeitig durch die Reduktion der Dichtflächen einen vereinfachten Modulbau. Aus diesem Grund wurde der Partner Spiraltec in dieses Vorhaben aufgenommen. Die dort bestehende Expertise zum Aufbau von Wickelmodulen eröffnet im Bereich der Befeuchtermodule innovative Perspektiven.
Das Projekt "Teilvorhaben: Reformer Version 2025+" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WS Reformer GmbH durchgeführt. Im Projekt wird ein Brennstoffzellen - BHKW in der Leistungsklasse 5 kW hinsichtlich Betriebssicherheit, Robustheit, Effizienz, Lebensdauer und Serienfertigung entwickelt. Im Teilprojekt Reformer 2025+ des Antragstellers werden diese Kriterien auf die Entwicklung eines Dampfreformers zum Betrieb mit NT-PEM Brennstoffzellen angewendet. Ausgangspunkt ist dabei ein Versuchsmuster aus dem Vorgängerprojekt Lifetime Inhouse 5000+. Zielstellung ist die Demonstration von 5 Versuchsmustern in Testanlagen der Projektpartner und im Teststand über einen Zeitraum von 10.000h bei einem Reformerwirkungsgrad von 84%, um daraus eine Lebensdauerprognose für 40.000h und mehr abzuleiten. Die Konstruktion soll den Anforderungen des DFM ('Design for Manufacturing') genügen und die Zielkosten bei Produktion von 100-1000 St/a erfüllen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Membranentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Entwicklung von sowohl neuartiger Fluor-freier Flachmembranen als auch eines neuen, gewickelten Moduldesigns für Membranbefeuchter zur Anwendung in PEM-Brennstoffzellen bis in den Pilotmaßstab und Validierung für den automobilen Einsatz.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Erprobung eines Power-to-Power Gesamtsystems. Optimierung der Prozesse zwischen Metallhydrid Wasserstoffspeicher und PEM-Brennstoffzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKN Hydrogen GmbH durchgeführt. Das Konsortium des Verbundprojekts MarrakEsH hat es sich zum Ziel gesetzt, für die Energieversorgung von Privathaushalten, kleineren Unternehmen, kritischen Infrastrukturen (z.B.Kommunikationsanlagen) und/oder mobilen Netzersatzanlagen sowie netzfernen Verbrauchern ein regeneratives, effizientes, autarkiefähiges Konzept zu erforschen und dieses als Demonstrator umzusetzen. Schlüsselelemente sind dafür ein neuartiger, modularer Multi-Port-Umrichter auf der Basis von Gallium-Nitrid-Leistungshalbleitern und dazu passenden Magnetika, die konfigurierbare Firmware für eine Mikrocontroller Unit mit Schaltfrequenzen im Megahertz-Bereich und eine innovative Wasserstofftechnik, bestehend aus einem Metallhydrid-Wasserstoff-Speicher samt dem dafür optimierten Brennstoffzellensystem. In einem Gesamtsystem, das aus mehreren Teilsystemen zur Erzeugung, Umwandlung und Speicherung von Energie besteht, ermöglicht der modulare Multi-Port-Umrichter gegenüber einem konventionellen Ansatz eine deutliche Reduktion der Wandlungsschritte elektrischer Energie und der damit einhergehenden Verluste. Durch den Einsatz des Metallhydrid-Wasserstoff-Speichers kann die Wasserstofftechnik ohne Bedenken auch in Privathaushalten oder besonders gefährdeten Umgebungen sicher verwendet werden. Das optimierte Management der elektrischen und thermischen Energieflüsse im System gewährleistet jederzeit die Verfügbarkeit der notwendigen elektrischen Energie. Zudem erlaubt die systematische Hebelung von Synergien zwischen den Teilsystemen eine effiziente, sinnvolle Nutzung der unvermeidbaren Abwärme. Der modulare Aufbau mit neuesten Bauteiltechnologien erlaubt eine einfache Skalierung und/oder Erweiterung des Systems und dient zudem der Verringerung von Wartungsaufwand, Herstellungskosten und Bauraum. GKN Hydrogen: Aufbau und Erprobung einer Anlage zur regenerativen und autarken Energieversorgung. Erforschung von Potentialen in der prozesstechnischen Optimierung zwischen dem Speicher und der Brennstoffzelle
Das Projekt "Entwicklung eines Sensor-Arrays für Schadgas-adsorbierende Kathodenluftfiltersysteme im Rahmen der deutsch-chinesischen Kooperation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mann + Hummel GmbH durchgeführt. Der negative Einfluss luftgetragener Schadstoffe auf die Lebensdauer von LT-PEM Brennstoffzellen ist bekannt. Um die durch Schadgase verursachte Degradation des Brennstoffzellen-Stacks zu minimieren, ist der Einsatz von Luftfiltern mit spezifischen Adsorbern für die jeweiligen Schadgase als Lösungsmöglichkeit etabliert. Um einen möglichst guten Schutz zu gewährleisten, müssen verschiedene Adsorber im optimalen Mischungsverhältnis zueinander eingesetzt werden. Da hierfür die jeweiligen Gesamtmassen der einzelnen Schadgase bekannt sein müssen, die im angestrebten Filter-Wechselintervall abgetrennt werden sollen, sind Luftqualitätsdaten, insbesondere zu den Konzentrationen der relevanten Schadgase, in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung für die wissensbasierte Auslegung dieser Filter erforderlich. Diese sind bisher für den Zielmarkt China nicht verfügbar, was insbesondere die Auslegung von Kathodenluftfiltern mit dem Einsatzschwerpunkt Nutzfahrzeuge mit den verbundenen Ansprüchen hinsichtlich System-Lebensdauer und Minimierung von Wartungskosten und -zeiten beeinträchtigt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Sensor-Arrays, welches die vollständige Beladung des Filterelements und somit die Notwendigkeit des Filterwechsels detektiert. Hierzu müssen durch den fast erschöpften Filter durchtretende, Gaskonzentrationen im sub ppm-Bereich gemessen werden. Für die Erprobung im chinesischen Schwesterprojekt wird zudem unter Nutzung eines innovativen Simulations-Werkzeugs ein Filterelement entwickelt, welches auf das in China zu erwartende Schadgas-Profil angepasst ist. Informationen hierzu werden vom chinesischen Schwester-Projekt bereit gestellt. Somit wird zukünftig eine 'Predictive Maintenance' ermöglicht, die starre Wechselintervallangaben mit den damit verbundenen Nachteilen des zu frühen oder späten Wechsels durch Messung des realen Zustands des Filters behebt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gassensitive Indikatoren zur Detektion toxischer Gase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. Ziel des Projektes DRUIDE ist die Erforschung eines gedruckten Gassensorsystems auf Basis speziell angepasster Farbumschlagsmaterialien zur Zustandsüberwachung gasabsorbierender Filter in Brennstoffzellen. Im Projekt wird die Filterüberwachung am Beispiel einer PEM-Brennstoffzelle durchgeführt. Die Sensoren müssen dabei selektiv auf das zu messende Gas reagieren, kostengünstig herstellbar sein und mit geringem Energieverbrauch betrieben werden können. Diese Vorgaben können gasochrome Indikatoren und entsprechende Sensorsysteme erfüllen. Die Farbstoffe reagieren mit ihrem jeweiligen Zielgas selektiv und ändern durch eine chemische Reaktion ihre Farbe. Farbumschlagsbasierte Nachweismethoden funktionieren unter anderem auf Basis spezieller chemischer Komplexe, welche durch Ligandensubstitution mit dem Zielgas reagieren. Durch den Austausch eines oder mehrerer Liganden eines Komplexes ändern sich die Energieniveaus der optisch anregbaren Elektronen und damit einhergehend auch die Farbe. Die Farbänderung kann über die Absorptionsänderung von rückgestreutem Licht entweder mit bloßem Auge oder vollautomatisiert, z.B. mit einem Photodetektor, ausgelesen werden. Fraunhofer IPM strebt im Teilvorhaben die Erforschung gassensitiver Indikatoren zur Detektion der Gase CO, NO2, NH3 und H2S an. Hierzu erforscht und erprobt Fraunhofer IPM verschiedene Farbstoffe sowie Einbettungsmatrixen (u.a. Polymere) und unterstützt die Projektpartner bei der Erforschung eines Druckprozesses sowie der Systemauslegung.
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