Ionische Flüssigkeiten als Elektrolyte in PEFCs für Betriebstemperaturen um 120 °C
Die erhöhte Betriebstemperatur einer Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEFC) ist für die Anwendung im Bereich der Elektromobilität besonders vorteilhaft: da kein flüssiges Wasser vorhanden ist, entfällt das aufwändige Wassermanagement und das Brennstoffzellensystem ist kompakter, leichter und kostengünstiger. Dazu trägt auch die effektivere Kühlung bei höheren Temperaturen bei. Schließlich sind die Edelmetallkatalysatoren auch toleranter gegenüber Verunreinigungen in den zugeführten Gasen, was Kosten bei der Gasreinigung spart. Allerdings werden bei Betriebstemperaturen oberhalb von 100°C thermisch stabile Membranmaterialien bzw. Elektrolyte benötigt, die auch ohne flüssiges Wasser leitfähig sind. Vielversprechend sind stark saure, protonenleitende ionische Flüssigkeiten (PIL), mit denen Polymermembranen dotiert werden. Wichtige Membraneigenschaften wie die Protonenleitfähigkeit und die thermische Stabilität müssen im Detail untersucht werden. Das gilt auch für die Sauerstoffreduktionskinetik (ORR) am Platinkatalysator der Brennstoffzellenkathode in Kontakt mit PILs und die Doppelschichtkapazität in der Grenzfläche Platin/PIL. Deren genaue Kenntnis erlaubt eine gezielte Verbesserung der PIL-Eigenschaften hinsichtlich der ORR-Rate und damit der gesamten Brennstoffzelle.