DegradMap – Ortsaufgelöste, segmentierte Analyse der Degradation von Brennstoffzellen im Froststart

Optimierung der Kaltstartfähigkeit und Lebensdauer von Brennstoffzellen durch segmentierte Messverfahren

Im IGF-Projekt DegradMap entwickelt das ZBT neue Messmethoden und Betriebsstrategien, um Frostschäden in Brennstoffzellen zu reduzieren und sichere, schnelle Kaltstarts auch bei Temperaturen bis −30 °C zu ermöglichen.

Problemstellung: Froststart und Degradation von Brennstoffzellen

Bei niedrigen Temperaturen kann Rest- und Produktwasser in PEM-Brennstoffzellen gefrieren und den Start verhindern oder irreversible Schäden an Zellkomponenten verursachen. Gleichzeitig entstehen während des Kaltstarts starke Temperatur- und Spannungsunterschiede innerhalb des Brennstoffzellen-Stacks, die die Degradation beschleunigen können.

Die Untersuchung dieser Prozesse ist bislang zeit- und kostenintensiv. Einheitliche Prüfverfahren fehlen, und herkömmliche Messmethoden liefern nur begrenzte Informationen über lokale Belastungen und Schädigungsmechanismen. Dies erschwert die Entwicklung zuverlässiger und langlebiger Brennstoffzellensysteme für den Betrieb bei Frost.

Methodik und Transfer: Segmentierte Messungen für optimierte Betriebsstrategien

Das ZBT kombiniert experimentelle Kaltstart- und Zyklustests mit ortsaufgelöster In-situ-Diagnostik und anschließenden Ex-situ-Materialanalysen. Dabei werden lokale Temperatur-, Strom- und Spannungsverteilungen mit Schädigungsmustern wie Rissen oder Delaminationen in den Stack-Komponenten korreliert.

Auf Grundlage dieser Untersuchungen werden optimierte Zell- und Stackdesigns, effizientere Spül- und Kaltstartprozeduren sowie Prüfprotokolle zur Bewertung der Froststart-Robustheit entwickelt. Die Ergebnisse sollen Entwicklungs- und Testzeiten verkürzen, die Lebensdauer von Brennstoffzellen erhöhen und eine Datengrundlage für die Standardisierung von Froststartprüfungen schaffen.

Projektinfos

  • Projektakronym: DegradMap

  • Projekttitel: Ortsaufgelöste, segmentierte Analyse der Degradation von Brennstoffzellen im Froststart

  • Projektlaufzeit: 01.10.2026 – 31.03.2029

  • Förderung: Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)

  • Projektvolumen ZBT: 255.411,24 €

  • Projektpartner: ZBT – Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH

  • Förderkennzeichen: IGF 01IF25523N

Ansprechperson

Verena Lukassek
+49 203 7598-2343
Verena Lukassek, Mitarbeiterinnenfoto

Kompetenzen

Das Vorhaben baut auf den umfangreichen Kompetenzen des ZBT in den Bereichen Elektrolyse, Mess- und Prüftechnik, Alterungsuntersuchungen sowie Modellierung und datenbasierte Analyse auf. Die vorhandene Testinfrastruktur und Expertise ermöglichen die experimentelle Untersuchung und Bewertung von Elektrolyseuren unter dynamischen Betriebsbedingungen und stehen auch Industriepartnern im Rahmen von Entwicklungsdienstleistungen und Auftragsforschung zur Verfügung.

  • Mess- und Prüfdienstleistungen – Experimentelle Untersuchung und Charakterisierung von Elektrolyseuren und Wasserstoffsystemen unter realitätsnahen Betriebsbedingungen.
  • Modellierung und Simulation – Modellbildung, datenbasierte Analyse und Simulation zur Bewertung und Optimierung von Wasserstoff- und Elektrolysesystemen.
  • Entwicklungsdienstleistungen – Entwicklung, Erprobung und Optimierung von Komponenten und Systemen für die Wasserstoff- und Elektrolysetechnik.

 

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