AiF-FV-Nummer 17033 N

Entwicklung einer ultradünnen Si- bzw. Si3N4-basierten Mikro PEM Brennstoffzelle mit nanostruktuierten protonenleitenden Kanälen

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.08.2011 bis 31.07.2014

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Weltweit besteht ein zunehmender Bedarf an Mikroenergiequellen zur Energieversorgung von Mikrosystemen. Bis auf die Energieversorgung konnten in den letzten Jahren alle Komponenten von Mikrosystemen deutlich verkleinert werden. Abhilfe schaffen könnten kompakte Mikrobrennstoffzellen-Systeme, die verlängerte Laufzeiten bei gleichzeitig reduzierter Systembaugröße aufweisen. Die Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzelle als Energiewandler in Kombination mit einem unabhängig dimensionierbaren Speicher für den Energieträger Wasserstoff oder Methanol bietet Vorteile, insbesondere dann, wenn bei relativ kleiner Leistung lange Betriebszeiten gefragt sind. Ein Lösungsansatz besteht im Aufbau von Mikro-Brennstoffzellen auf Basis mikroelektromechanischer Systeme (MEMS), bei denen die technologischen Möglichkeiten der Siliziumwaferfertigung verwendet werden. Die MEMS-Technologie zeichnet sich dadurch aus, dass mechanische Komponenten sowie die Mikrobrennstoffzellen selbst und die zur Energienutzung benötigte Elektronik gemeinsam auf einem Siliziumsubstrat gefertigt werden können. Dabei wird die Elektronik häufig in einem CMOS Prozess hergestellt. Für eine Integration von Schaltung und Mikrobrennstoffzelle zu einem Mikrosystem auf einem Si- Substrat ist es daher wichtig, dass die Herstellungsschritte zur Erzeugung der Mikrobrennstoffzelle CMOS kompatibel sind. Der innovative Ansatz im vorliegenden Vorhaben besteht in der Herstellung von strukturierten Si-Membranen mit einem flächigem Bereich aus offenen Kanälen mit Durchmessern im Bereich von 1 µm zu Beginn des Projektes. Diese Kanäle sollen im Rahmen des Projektes bis in den Bereich auf 100 nm verkleinert werden. Über die definierten Kanaldurchmesser wird es möglich den Stoffmengentransport durch die Kanäle zu skalieren.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente