Projektstart HYDROMAG: Verbesserung des Wassertransports in PEM-Brennstoffzellen

Ziel des Vorhaben HYDROMAG ist es, über magnetisch schaltbare Strukturen auf der mikroporösen Schicht (MPL) und / oder in der Kathoden-Katalysatorschicht (CCL) das Wassertransportverhalten von PEMFC-Kathoden erstmals lokal einstellbar zu gestalten. Damit soll für unterschiedliche Betriebszustände (Stromdichte, Befeuchtung) jeweils ein verbesserter Wassertransport und damit eine bessere Leistung und höhere Lebensdauer der Zelle erreicht werden. Die Schaltbarkeit wird durch den Einsatz von Magnetit-Partikeln realisiert. Diese reagieren auf äußere, magnetische Stimuli und prägen den Oberflächencharakter durch deren Beschichtung. Das verwendete System kann zwei Schaltzustände beschreiben, siehe Abbildung: frei bewegliche Partikel bei Abwesenheit eines Magnetfeldes (H = 0) oder eine organisierte Ausrichtung der Partikel in einem Magnetfeld (H ≠ 0). Sind die Partikel mit einem stark hydrophoben Material beschichtet und ist der Untergrund hydrophil, organisieren sich die hydrophoben Partikel bei Anlegung eines Magnetfeldes entlang der Feldlinien und legen somit mehr Untergrund frei. Die Hydrophobie der Gesamtoberfläche sinkt dann.