The hydrogen and
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ZBT GmbH

Projekt „Kaltstart“: Kaltstartfähigkeit von Brennstoffzellen prüfen und Schadensverhalten besser beurteilen

Das ZBT entwickelt zurzeit ein standardisiertes Prüfverfahren, mit dem die Kaltstartfähigkeit von PEM-Brennstoffzellen überprüft und das Schadensverhalten beurteilt werden kann.

 

ZBT-Stack im Klimaschrank und beispielhafte Darstellung der Auswirkung niedriger Temperaturen auf die Zellkomponenten (zum Vergrößern anklicken)

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Tiefe Temperaturen von bis zu -40°C sind auf der Nordhalbkugel keine Seltenheit. Umso wichtiger ist es, dass Brennstoffzellensysteme diesen Umweltbedingungen standhalten. Rest- und neu entstehendes Produktwasser sowie gebildetes Eis können bei der Inbetriebnahme nicht nur zu Schäden, sondern im Worst Case zum kompletten Ausfall der Brennstoffzelle führen. Ursache dafür können unter anderem irreversible Veränderung und Schädigungen in der Poren- und Mikrostruktur der Membran-Elektroden-Einheiten oder blockierte Reaktantenzuflüsse sein, die zu elektrischen Leistungseinbußen und Performanceverlusten führen.

Gutes Kaltstartverhalten entscheidend für Kommerzialisierung

Die erfolgreiche und schnelle Inbetriebnahme von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEM-BZ) bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt – auch als Kaltstart bezeichnet – ist entscheidend für die Kommerzialisierung und den Einsatz von Brennstoffzellensystemen unter anderem in leichten und schweren Nutzfahrzeugen. Im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) beschäftigt sich ein kürzlich am ZBT gestartetes Projekt nun mit der Entwicklung eines standardisierten Testfahrens zur Beurteilung der Kaltstartfähigkeit von PEM-Brennstoffzellenkomponenten unter Laborbedingungen.

Die Forschenden können auf den Erkenntnissen der vorangegangenen Projekte aufbauen, in denen die zyklische und dauerhafte Wechselbelastung von Frost-Tau-Ereignissen (18224N und 19816N) untersucht wurde. In diesem Projekt sollen nun Einflussparameter der Prüfrandbedingungen untersucht und die einzelnen Verfahrensschritte festgelegt werden. Zusätzlich soll eine Handlungsempfehlung abgeleitet werden. Dabei soll eine Differenzierung zwischen frost- und kaltstartinduzierten Schäden Zusammenhänge zwischen Materialschädigung und Versagensursachen aufdecken. Darauf aufbauend sollen durch Fehler- und Schadenkatalogisierung Systeme und Komponenten bezüglich ihrer realitätsnahen Kaltstartfähigkeit bewertet werden können.

Abteilung Neue Materialien und Technologien