Handelsübliche Flüssigkeitspumpen für Brennstoffzellen sind in Laptops, Camcordern oder Mobiltelefonen ungeeignet. Eine neuartige Silizium-Mikropumpe soll den Einsatz in diesen Geräten möglich machen.
Die Entwicklung der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC) ist inzwischen weit vorangeschritten. Die Einstiegsmärkte sind etwa Umweltsensorik, Segelboote oder Caravane. Lukrative Massenmärkte wie Laptops, Camcorder oder Mobiltelefone können jedoch nur dann erschlossen werden, wenn die Systeme drastisch verkleinert werden. Hierbei spielt die Flüssigkeitspumpe eine entscheidende Rolle. Heute verfügbare Pumpen sind für Massenmärkte zu groß, zu schwer und selbst bei großen Stückzahlen zu teuer.
rechts: Silizium-Mikropumpe (Quelle: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM)
Ziel des Projekts war die Entwicklung einer Silizium-Mikropumpe mit einer Chipgröße von 7 x 7 x 1 mm3, die für den Einsatz in miniaturisierten DMFC-Systemen zur Methanol-Dosierung geeignet ist und über einen „Free Flow Stop“ verfügt. Hintergrund: Der Überdruck am Einlass der Mikropumpe bedingt einen Fluss. Die unerwünschte Folge: Free Flow durch die Pumpe.
Neben der Silizium-Mikropumpe wurde als neues Bauelement ein passives Silizium-Spezialventil, das „Doppelt-normal-geschlossene-Mikroventil“ (DNC) entwickelt. Seine Chipgröße: 10 x 10 x 1 mm3. Es verhindert zuverlässig den Free Flow, etwa durch einen potenziellen Überdruck im Methanolreservoir, durch die ausgeschaltete Mikropumpe. Für das DNC-Ventil und die Mikropumpe wurde weiter eine dauerhaft methanolbeständige Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt.
Die gesamte Dosierkomponente wurde erfolgreich in portablen Brennstoffzellensystemen getestet. Das neue Dosiermodul ist ein wichtiger Schritt bei der weiteren Entwicklung ultrakompakter Brennstoffzellen, da große, schwere und teure Dosierpumpen durch die Mikrodosierkomponenten ersetzt werden können.
