Brennstoffzellensysteme werden eine zentrale Rolle in der Dekarbonisierung des Verkehrssektors einnehmen. Besonders im Schwerlastverkehr sowie bei Land- und Baumaschinen bieten Brennstoffzellesysteme gegenüber batteriebasierten Antrieben entscheidende Vorteile aufgrund ihrer hohen Energiedichte und der kurzen Betankungszeiten.
Allerdings kann die Effizienz von Brennstoffzellen durch Luftschadstoffe im Kathodenpfad beeinträchtigt werden. Die optimale Dimensionierung des Schadstofffilters kann irreversible Leistungsverluste vermeiden.
Optimierte Kathodenluftfilter
Um besser zu verstehen, wie Schadgasfilter effizient ausgelegt werden können, erfasst das ZBT gemeinsam mit seinen Partnern im Projekt KaLiBer exemplarisch Schadgaskonzentration auf landwirtschaftlichen Anbauflächen, in Baustellenbereichen und in Hafengebieten und untersucht die Kombination aus Luftfilter und Brennstoffzelle in-situ. Ziel ist es, auf Basis dieser Messungen zukünftige Kathodenluftfilter unter folgenden Aspekten zu entwickeln:
- Reduktion der Wechselintervalle von Luftfiltern
- Maßgeschneiderte Filterkonzepte für verschiedene Anwendungen
- Verlängerung der Lebensdauer von Brennstoffzellen-Stacks
Unser Beitrag
Das ZBT konzentriert sich im Rahmen des Verbundprojekts auf die Entwicklung einer Prüfmethodik für Luftfilter im Labormaßstab sowie den Aufbau entsprechender Qualifizierungskapazitäten. Hierfür wird ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut sowie eine hochpräzise Analytik eingebunden, um die Schadgaskonzentrationen vor und nach dem Filterelement zu detektieren. Die Integration des Filters im Brennstoffzellen-Kathodenstrang ermöglicht es, die Filterleistung unter realitätsnahen Bedingungen zu testen. Durch diesen Versuchsaufbau lassen sich unter anderem solche Erkenntnisse gewinnen:
- In-situ-Einfluss der Schadgas- und Filtertypen auf die Brennstoffzelle
- Auswirkungen von Luftverunreinigungen auf MEAs in Non-Road-Anwendungen
- Schadgaseinwirkung an Standorten mit hoher Luftbelastung
Erwartete Ergebnisse und Nutzen
Die Erfahrungen und Ergebnisse aus dem Projekt sollen eine fundierte Bewertung der Filterqualität und eine präzisere Definition der Wechselintervalle ermöglichen. Dadurch wird für Anwendungen unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen ein bedeutender Beitrag zur Optimierung von Brennstoffzellensystemen geleistet.
Das Forschungsvorhaben KaLiBer wird durch das Bundeswirtschaftsministerium im 8. Energieforschungsprogramm gefördert.
BMWK Verbundvorhaben KaLiBer - Entwicklung und Verifizierung von Kathodenluftfiltern für stationäre Brennstoffzellensysteme im maritimen, Baustellen- und Landwirtschaftsbereich; Teilvorhaben: Filterprüftmethodik und Untersuchung Schadgaseinfluss auf der Kathode
Verbundkoordinator:
Hydac FluidCareCenter
Projektpartner:
- Forschungszentrum Jülich
- ZBT
- Zeppelin Power Systems
Projektträger:
Projektträger Jülich
Assoziierte Partner:
- PowerCell Deutschland
- Orten Fahrzeugbau
- AGCO
Projektlaufzeit: 1. August 2024 - 31. Juli 2027
Förderkennzeichen: 03EN5043C
Abteilung Brennstoffzellensysteme
