Forscher des Institute for Basic Science in Seoul haben neuartige Brennstoffzellen entwickelt. Sie sind kompakter, leichter und flexibler als bisherige Brennstoffzellen. Damit wären sie auch für den Einsatz in Roll- und Falthandys geeignet.
Forscher des Center for Nanoparticle Research am Institute for Basic Science (IBS) in Seoul haben neuartige Brennstoffzellen entwickelt. Sie sollen unter anderem für mobile Geräte, Drohnen oder Roboter geeignet sein. Da die Brennstoffzellen flexibel sind, können sie auch in aufrollbaren und faltbaren Smartphones eingesetzt werden.
„Brennstoffzellen haben gegenüber herkömmlichen Batterien eine Reihe von Vorteilen“, schreibt das IBS. Dazu gehören eine höhere Energiedichte und eine geringere Umweltbelastung. „Bisher war es eine Herausforderung, mit konventionellen Methoden Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFCs) herzustellen, die klein, leicht und mechanisch flexibel sind“, sagt IBS. Ein besonderes Problem stellten 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). (Quelle: IBS)
Die Grundeinheit der neu entwickelten Brennstoffzellen hat eine konische Form und benötigt keine Endplatte mehr. Die neue Form erleichtert auch die Montage der PEMFCs, da die Bauteile wie Pappbecher aufgerollt und gestapelt werden können. Für die Montage werden laut IBS weniger Teile wie Klemmen und Schrauben benötigt. Da das Innere des Rohres selbst als Kanal fungieren kann, ist auch keine Strömungsfeldplatte erforderlich. Die Bipolarplatte ist zwar weiterhin notwendig, aber laut den Forschern leichter und kompakter als bisher, da sie aus Edelstahlgewebe besteht.
Veranschaulichung des einfachen Herstellungsprozesses der neuen Brennstoffzellen. (Quelle: IBS)
Für den Aufbau der Brennstoffzellen ließen sich die Forscher von der Kunst des Papierfaltens – Origami – inspirieren. „Das konische inverse Fachwerkdesign ermöglicht ein einfaches Falten und Biegen der PEMFCs“, heißt es. Die Zellen lassen sich bis zu 90 Grad biegen, ohne viel an Leistung einzubüßen. Nach Angaben der Forscher bleiben nach dem Falten oder Biegen rund 90 Prozent der ursprünglichen Leistung übrig. Auch durch die Reihenschaltung mehrerer t-PEMFC-Module ist es laut IBS möglich, die Gesamtleistung der Brennstoffzellen zu erhöhen.
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