AiF-FV-Nummer 21806

Entwicklung eines standardisierten Verfahrens zur Überprüfung der Kaltstartfähigkeit und des Schadenverhaltens von Einzelkomponenten innerhalb von Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen


Status & Laufzeit

Laufend: 01.06.2021 bis 30.11.2023

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Brennstoffzellensysteme müssen in den Wintermonaten zum einen erhebliche Temperaturwechsel zwischen +90°C und -40°C unbeschadet überstehen, als auch bei -40°C kaltstartfähig sein. Bei derartig scharfen klimatischen Bedingungen stellt aber das in der Brennstoffzelle produzierte Wasser bzw. dessen sprunghafte Volumenzunahme beim Gefrieren ein Problem für den aus porösen Schichten bestehenden Membran-Elektroden Aufbau (Membrane- Electrode- Assembly (MEA)) dar. In der Praxis wird in der Regel auf eine Lösung der Kaltstartproblematik mittels unterschiedlicher Maßnahmen gesetzt. Diese beinhalten aber neben dem Vorteil die Restwassermenge zu reduzieren z.T. gravierende Nachteile, da sie in erster Linie mit höheren Kosten sowie einer komplexeren und länger dauernden Inbetriebnahmeprozedur verbunden sind. Langzeitstudien, wie sich diese Maßnahmen auf die Dauerhaftigkeit und Funktionsweise der BZ Systeme auswirken, gibt es bislang nicht. Um Systeme mit variierenden BZ Komponenten und Stackaufbauten auf ihre Kaltstartfähigkeit hin zu untersuchen, ist eine einheitliche Vorgehensweise, die die Bedingungen in der Praxis berücksichtigt, unerlässlich. In dem geplanten Forschungsvorhaben soll basierend auf bisherigen Erfahrungen eine Verfahrensweise beschrieben werden, bei der eindeutig festgelegt wird, wie die Kaltstartfähigkeit von BZ Materialien realitätsnah im Labor überprüft werden kann und welche Beurteilungskriterien für die Abschätzung der Lebensdauer herangezogen werden können. Damit wird insbesondere KMUs ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, mit dem sie ihre Materialien vorab innerhalb einer Testzelle überprüfen und Weiterentwicklungen zukünftig nicht nur hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit sondern auch in Bezug auf ihre Robustheit testen können. Ein einheitliches Prüfverfahren sorgt dabei für die Möglichkeit Ergebnisse unterschiedlicher Anbieter vergleichen und bewerten zu können.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.