The hydrogen and
fuel cell center
ZBT GmbH

SAFEREF: MEA mit Referenzelektroden und Sensoren

Gemeinsam mit der Hahn-Schickard Gesellschaft (HSG-VS) entwickeln wir im Rahmen des IGF-Projektes SAFEREF eine in Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) integrierbare Dynamische Referenzelektrode (DHE) sowie eine kompakte Multi-Sensoreinheit zur Charakterisierung des ein- und austretenden Anodengases von Brennstoffzellen zur frühzeitigen Detektion von zellschädigenden Betriebszuständen.

Entwicklung von mit Mikrogasmesstechnik gekoppelten massenfertigungstauglichen Referenzelektroden zur Gewährleistung des sicheren Betriebs von PEM-Brennstoffzellen-Systemen

MEA-Herstellung am ZBT

Förderhinweis: Gefördert durch das Bundeswirtschaftsministerium; AiF-FV Nummer: 53EWN Laufzeit: 01.04.2020 – 30.09.2022

PEM-Brennstoffzellensysteme werden auf der Wasserstoff-Seite mit einer „Anodenrezirkulation“ oder im „Dead End“-Modus betrieben. Bei beiden Betriebsarten können sich anodenseitig leicht und zunächst unbemerkt Bereiche mit einer unzureichenden Wasserstoffversorgung ausbilden. An diesen Stellen kommt es, bedingt durch einen starken Anstieg des lokalen elektrochemischen Potentials, unter anderem zu starken Degradationen der Katalysatorschichten und somit zu einem vorzeitigen Ausfall des Brennstoffzellensystems.

Um dieser Problematik entgegenzuwirken bzw. diese zu entschärfen, werden innerhalb des SAFEREF-Projektes in die MEA integrierbare Referenzelektroden mit sehr geringen Bauhöhen entwickelt. In Kombination mit einer ebenfalls zu entwickelnden Sensoreinheit zur Ermittlung von Druck, Temperatur, Mengenstrom und den Partialdrücken von N2 und O2 auf der Anodenseite wird die Möglichkeit geschaffen, kritische Betriebsbedingungen sowie deren Ursachen frühzeitig und eindeutig zu identifizieren. Sowohl die mit den Referenzelektroden ausgestatteten MEAs als auch die Sensoreinheiten werden so ausgelegt, dass sie in übliche Brennstoffzellensysteme integriert werden können.

Es wird angestrebt, durch eine auf diesen Messwerten basierende Systemsteuerung, wie z.B. durch ein bedarfsgerechtes "Purgen" (Spülen) der Anodenseite, die Lebensdauer und die Effizienz der Brennstoffzellensysteme gegenüber dem jetzigen Stand der Technik deutlich zu steigern.

Laufzeit: 01.04.2020 – 30.09.2022

Projekttitel: SAFEREF Entwicklung von mit Mikrogasmesstechnik gekoppelten massenfertigungstauglichen Referenzelektroden zur Gewährleistung des sicheren Betriebs von PEM-Brennstoffzellen-Systemen

Projekt- und Ansprechpartner:

  • Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. (HSG-VS), Abteilung: Thermische Sensoren, Frau Dr. Sophie Billat, Sophie.Billat@hahn-schickard.de
  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) GmbH, Abteilung: Elektrochemische Komponenten, Herr Dr. Burghard Lutter, b.lutter(at)zbt.de
  • Finanziert über die AiF-Mitgliedsvereinigung: IUTA
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