Forschende entwickeln Brennstoffzellen für rollbare Handys und Co.

Forschende am Center for Nanoparticle Research des Institute for Basic Science (IBS) in Seoul haben neuartige Brennstoffzellen entwickelt. Sie sollen sich unter anderem für Mobilgeräte, Drohnen oder Roboter eignen. Da die Brennstoffzellen flexibel sind, wäre auch die Anwendung in aufrollbaren und faltbaren Smartphones möglich.

"Brennstoffzellen haben gegenüber herkömmlichen Batterien eine Reihe von Vorteilen", schreibt das IBS. Dazu zählen eine höhere Energiedichte und weniger Auswirkungen auf die Umwelt. "Bisher war die Herstellung von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs), die klein, leicht und mechanisch beweglich sind, mit herkömmlichen Methoden eine Herausforderung", heisst es seitens IBS. Ein besonderes Problem stellten dabei die starren End- und Bipolarplatten der Brennstoffzellen dar, die rund 80 Prozent des Gesamtgewichts ausmachten.

Schematische Darstellung einer in Reihe geschalteten flexiblen röhrenförmigen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (t-PEMFC). (Source: IBS)

Die Grundeinheit der neu entwickelten Brennstoffzellen hat eine konische Form und benötigt keine Endplatte mehr. Die neue Form macht zudem die Montage der PEMFCs einfacher, da die Komponenten wie Pappbecher aufgerollt und gestapelt werden können. So sind laut IBS auch weniger Teile wie Klemmen und Schrauben für das Zusammenbauen nötig. Da das Innere der Röhre selbst als Kanal fungieren kann, entfällt auch die Notwendigkeit einer Strömungsfeldplatte. Die Bipolarplatte ist zwar weiterhin notwendig, laut den Forschenden aber leichter und kompakter als bisher, da sie aus Edelstahlgewebe besteht.

Veranschaulichung des einfachen Herstellungsverfahrens der neuen Brennstoffzellen. (Source: IBS)

Bei der Struktur der Brennstoffzellen liessen sich die Forschenden von der Kunst des Papierfaltens - Origami - inspirieren. "Das konische inverse Fachwerkdesign ermöglicht es, die PEMFCs leicht zu falten und zu biegen", heisst es. Die Zellen lassen sich bis zu 90 Grad biegen, ohne einen Grossteil ihrer Leistung einzubüssen. Laut den Forschenden bleiben nach dem Falten oder Biegen noch rund 90 Prozent der ursprünglichen Leistung übrig. Weiter ist es laut IBS auch möglich, die Gesamtleistung der Brennstoffzellen zu erhöhen, indem mehrere t-PEMFC-Module in Reihe geschaltet werden.

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