Schädigungsmechanismen von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen (BZ) unterliegen einer ständigen Alterung (Degradation) die zu einem Leistungs- und Wirkungsgradverlust führt und letztlich die Lebensdauer bestimmt. Vor allem in Fahrzeugen machen der BZ der dynamischen Betrieb und Luftschadstoffe zu schaffen. Dieses als Eigenforschung geführte Projekt widmet sich dem Einfluss von Schadstoffen auf die Zelle. Es handelt sich um ein Gemeinschaftsprojekt mit der HyCentA Research GmbH.

Das Projekt war gleichzeitig der Einstieg der FVT in das Thema Brennstoffzelle. Die bestehende Ausstattung der Prüfstände (vor allem H2-Infrastruktur und Batteriesimulator), die Erfahrung mit Wasserstoff und die Kompetenz des Partners HyCentA ermöglichten es, die Zelle in kürzester Zeit in Betrieb zu nehmen und den Messbetrieb zu starten.

Thema der Untersuchungen ist die Schädigung der Brennstoffzelle durch Kontamination der Ansaugluft mit Schadstoffen, vor allem Stickstoffmonoxid. Schon geringste Konzentrationen können dabei zu einer Verringerung von Leistung und Wirkungsgrad führen. Jedoch ist auch bekannt, dass die Verringerung wieder umgekehrt werden kann. Ziel der Untersuchungen war es, den genauen Ablauf der Schädigung, aber auch der darauffolgenden Regeneration zu untersuchen. Zu dieser Thematik finden sich im internationalen Umfeld, vor allem auf Systemebene, nur wenige Quellen.

Quelle: Lunghammer - TU Graz

Zum Einsatz kam ein vollständiges Brennstoffzellensystem mit 25kW Leistung, wie es zum Beispiel in kleineren Fahrzeugen verbaut sein könnte. Die Luftschadstoffe wurden im laufenden Betrieb in die Ansaugluft eindosiert und das Verhalten der BZ gemessen. Die gewählten Konzentrationen leiten sich von Annahmen über mögliche Umgebungsbedingungen ab. Viele verschiedene Szenarien hinsichtlich der Eindosierung (gleichmäßig, intermittierend, langfristig...), verschiedene Lastfälle und unterschiedliche Regerationsprozeduren führten zu einer umfangreichen Datenbasis für die weiterführende Auswertung.

Die Untersuchungen sind noch im Gange.