Brennstoffzellen gehören zu den Grundlagentechnologien für eine sichere, zuverlässige und nachhaltige Energielösung. Doch der Mangel an sauberen Wasserstoffquellen und einer umfangreichen Wasserstoffinfrastruktur schränkt die heutigen Brennstoffzellenanwendungen ein. Hochtemperatur-Protonen-Austauschmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFCs) auf der Basis von mit Phosphorsäure dotierten Polybenzimidazol-Membranen (H3PO4/PBI) können aufgrund ihrer hohen Betriebstemperatur von 150 bis 180 °C Brennstoffverunreinigungen wie Kohlenmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H2S) ohne nennenswerte Leistungseinbußen tolerieren. Dies sind typische Nebenprodukte des Dampfreformierungsprozesses, bei dem Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffbrennstoffen wie Methanol oder Erdgas erzeugt wird. Daher ist es ein interessantes Konzept, einen HT-PEMFC-Stack direkt mit einem Kraftstoffprozessor zu koppeln, der als Hilfsturbine (APU) eingesetzt werden kann. Diese APUs nutzen die fossilen Brennstoffressourcen effizienter und tragen zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei. Dies könnte auch eine gute Strategie für den breiten Einsatz von Brennstoffzellen sein, bevor die Wasserstoffinfrastruktur aufgebaut ist. Der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems kann durch die Wiederverwendung der bei der Stromerzeugung entstehenden Abwärme weiter gesteigert werden.
Die langsame Sauerstoffreduktionsreaktion in konzentrierter Phosphorsäure bleibt eine große technologische Herausforderung für die künftige Entwicklung von HT-PEMFCs. Es wird angenommen, dass die langsame Reaktionsgeschwindigkeit mit der starken Adsorption von Phosphorsäure-Spezies an der Oberfläche des Platinkatalysators zusammenhängt. Es wird allgemein angenommen, dass die Adsorption von molekularen oder anionischen Spezies aus dem konzentrierten Phosphorsäureelektrolyt die ORR behindert, indem sie aktive Stellen auf der Katalysatoroberfläche blockiert. .
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