Zentrum für
BrennstoffzellenTechnik
ZBT GmbH

Projektstart: Entwicklung eines dauerhaften PEMFC Stacks bei zyklischer Frost-Tau-Wechsel Belastung

Eine wesentliche Voraussetzung für eine weiterreichende Vermarktung von Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) – Brennstoffzellensystemen, insbesondere automobiler aber auch stationärer Systeme, ist die Sicherstellung eines dauerhaften Systems, das auch nach wiederholtem Absenken der Temperatur auf -40°C funktionsfähig bleibt und eine derartige zyklische Belastung ohne gravierende Schädigung übersteht. Mit diesem Themenbereich beschäftigt sich ein aktuelles Projekt des ZBT im Rahmen der vorwettbewerblichen industriellen Gemeinschaftsforschung.

Gefördert durch das Bundeswirtschaftministerium / AiF-FV Nummer: 19816N Laufzeit: 01.01.2018 - 30.06.2020)

Eislinsenbildung innerhalb einer GDL Struktur

Bei Temperaturen unter 0°C führen sowohl die Anwesenheit von Restwasser als auch Wasserbildungen während des Kaltstarts potenziell zu Schädigungen der einzelnen Schichten des Membran-Elektroden Aufbaus, was sich durch Leistungseinbrüche bis hin zum Versagen der PEMFC Stacks ausdrückt. Bei niedrigen Temperatur kommt es neben der Eisbildung des makroskopischen Wassers und der damit verbundenen Volumenzunahme auch zu Wasserumverteilungen und Schwindvorgängen innerhalb der Gefügestruktur der porösen Materialien. Letzteres resultiert aus der unterschiedlichen Porenverteilung der einzelnen Schichten und führt dazu, dass verschiedene Wassermodifikationen gleichzeitig nebeneinander vorliegen können. Faktoren wie z.B. die Materialauswahl, die Ausführung der Isolierung oder die Abfahrprozedur üben dabei einen Einfluss auf die Schädigung aus. Auf Basis des bereits durchgeführten Projektes "Entwicklung eines standardisierten Prüfverfahrens zur Beurteilung des Schadensverhaltens von Membran-Elektroden-Einheiten von PEM Brennstoffzellen unter zyklischer Frost-Tau-Wechselbelastung" (AiF-FV Nummer: 18224N Laufzeit: 01.07.2014 - 30.06.2017) sollen nun die Optimierungsmöglichkeiten für Brennstoffzellenstapel, die in der Praxis wiederkehrenden Frostzyklen ausgesetzt sind, erarbeitet werden.