Brennstoffzellentechnologie ist ein entscheidender Pfad zur klimaneutralen Energieversorgung, wobei die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) eine zentrale Rolle spielt. Diese Geräte können Wasserstoff hocheffizient in elektrischen Strom umwandeln und zeigen breite Anwendungsmöglichkeiten im Transportwesen und in stationären Energiesystemen auf.

Im Inneren einer PEM-Brennstoffzelle spielt eine dünne Polymermembran eine Schlüsselrolle: Sie lässt Protonen passieren, blockiert jedoch Elektronen und erzeugt so einen elektrischen Strom. Die Eigenschaften dieser Membran beeinflussen direkt die Gesamtleistung, Effizienz und Lebensdauer der Brennstoffzelle.

In der Vergangenheit war es schwierig, den spezifischen Einfluss der Membran isoliert zu bewerten, da in realen Systemen mehrere Prozesse miteinander verwoben sind. Daher entwickelte das Forschungsteam der Universität Duisburg-Essen (UDE) unter der Leitung von Dr. Fatih Özcan in Zusammenarbeit mit Forschern des ZBT eine neue Methode. Statt die gesamte Brennstoffzelle zu analysieren, konzentrierten sie sich auf die Kathodenseite in einem vereinfachten Testaufbau, um den Membraneinfluss klar zu isolieren.

Das Team testete Membranen unterschiedlicher Dicke und chemischer Zusammensetzung und verglich sie mit einem membranlosen Referenzsystem. Mittels elektrochemischer Messtechnik identifizierten und unterschieden sie erstmals die Hauptquellen von Leistungsverlusten, einschließlich Widerstand, Reaktionskinetik und Massentransport. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Energy Advances“ veröffentlicht.

Veröffentlichungsdetails: Autoren: University of Duisburg-Essen; Titel: „Why PEM fuel cells lose power: Study points to membrane-electrode interfaces“; erschienen in: „Energy Advances“ (2026); Zeitschrifteninfo: „Energy Advances“.