Neue Methode macht Materialien für PEM-Brennstoffzellen besser bewertbar

Neue wissenschaftliche Veröffentlichung zu Materialqualifizierung, PEM-Brennstoffzellen und statistischer Validierung

Wie lassen sich Materialien für Brennstoffzellensysteme zuverlässig bewerten, bevor sie im realen Betrieb Leistung und Lebensdauer beeinflussen? Denis Grün und Ulrich Misz vom ZBT haben eine In-situ-Testmethode zur Materialqualifizierung für PEM-Brennstoffzellen statistisch validiert und damit eine wichtige Grundlage für reproduzierbare Materialbewertungen geschaffen.

Warum Materialemissionen für Brennstoffzellen entscheidend sind

PEM-Brennstoffzellen reagieren sehr empfindlich auf Verunreinigungen in den Gasströmen. Besonders Materialien aus Balance-of-Plant-Komponenten, etwa Dichtungen, Schläuche oder Verbindungselemente, können flüchtige organische Substanzen abgeben. Diese Stoffe können bis zur Membran-Elektroden-Einheit gelangen und dort die Leistung der Brennstoffzelle beeinträchtigen.

Die neue Veröffentlichung zeigt, wie solche materialbedingten Einflüsse unter realitätsnahen Bedingungen untersucht werden können. Dafür werden potenzielle Materialemissionen direkt in den Gasstrom einer PEM-Brennstoffzelle eingebracht. Die Zellspannung dient anschließend als empfindlicher Indikator dafür, ob und wie stark ein Material die Brennstoffzellenleistung beeinflusst.

Reproduzierbare Ergebnisse für die Materialqualifizierung

Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Frage, wie präzise und belastbar die entwickelte Testmethode ist. Dafür wurden zahlreiche Referenzmessungen unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt und systematisch ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Reproduzierbarkeit und eine sehr geringe methodische Streuung.

In beispielhaften Materialmessungen konnten zudem deutliche Unterschiede zwischen verschiedenen Polymeren sichtbar gemacht werden. Die beobachteten Materialeffekte lagen klar über der natürlichen Messstreuung der Methode. Damit schafft die Veröffentlichung eine Grundlage für zukünftige, statistisch abgesicherte Materialscreenings und für die Weiterentwicklung von Qualifizierungsverfahren im Bereich PEM-Brennstoffzellen.

Blick in Brennstoffzellenteststand für 30 kW-Stack

Zur wissenschaftlichen Veröffentlichung

Die Veröffentlichung ist im Fachjournal Energies erschienen und beschreibt die Validierung der am ZBT entwickelten In-situ-Methode zur Materialqualifizierung für PEM-Brennstoffzellen. Der Open-Access-Artikel bietet detaillierte Einblicke in Versuchsaufbau, Auswertung und Ergebnisse.

Noch Fragen?

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Denis Grün

+49 203 7598-4288

d.gruen@zbt.de

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