FROZEN – Strategien zum sicheren Einsatz von Brennstoffzellen bei sehr tiefen Temperaturen

Brennstoffzellen sollen auch in sehr kalten Regionen eine zuverlässige Antriebsalternative für Transport und Mobilität sein. Doch wie wirken sich Minusgrade auf PEM-Brennstoffzellen aus? Und wie sehen Betriebsstrategien aus, die frostbedingten Schäden vorbeugen? Das FROZEN-Konsortium geht diesen Fragen auf den Grund.

Damit Brennstoffzellen auch in kalten Regionen zuverlässig und dauerhaft für mobile Anwendungen genutzt werden können, müssen wir frostinduzierte Degradationsmechanismen noch besser verstehen und Strategien entwickeln, um Frostschäden zu vermeiden. Daran arbeiten das ZBT, der Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme (TME) der RWTH Aachen University und EKPO Fuel Cell Technologies zurzeit gemeinsam im Forschungsprojekt FROZEN.

Gefrorene Seifenblase im Gegenlicht - Foto von Aaron Burden auf Unsplash

Froststarts und Degradationsmechanismen besser verstehen

Im Mittelpunkt des Projekts stehen die Entwicklung robuster Froststartstrategien für PEM-Brennstoffzellensysteme sowie ein vertieftes Verständnis der Degradationsmechanismen in Membran-Elektroden-Einheiten (MEA). Dabei untersuchen wir, wie unterschiedliche Materialkonzepte sowie Randbedingungen, beispielsweise Minimaltemperaturen und klimatische Belastungen, das Verhalten der Brennstoffzelle beeinflussen.

Experimentelle Untersuchungen werden durch modellbasierte Simulationen der Startvorgänge ergänzt, die helfen, Eisbildungsprozesse besser zu verstehen und Betriebsstrategien für einen sicheren und zuverlässigen Kaltstart abzuleiten.

Brennstoffzellenstapel in einer Klimakammer bei Minusgraden

Projekttreffen Froststart

Beim einem Projekttreffen am TME wurden aktuelle Versuchsergebnisse zu Frost-Tau-Zyklen und Froststarts diskutiert. Im Fokus standen die Untersuchungen von Materialveränderungen unter Frostbelastung, die Simulation von Frost-Tau-Zyklen und Froststarts sowie die Entwicklung von Modellen zur Vorhersage von Schädigungsmechanismen.

Der produktive Austausch zeigt, wie eng Industrie und Forschung in FROZEN zusammenarbeiten, um den sicheren und langlebigen Betrieb von Brennstoffzellen auch bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen.

Gruppenfoto von 9 Personen vor einer weißen Wand

Projekttreffen Materialkombinationen

Kürzlich durften wir dann unsere Projektpartner bei uns am ZBT begrüßen, um wieder einmal die aktuellen Zwischenergebnisse des Projekts zu diskutieren.

Ein besonderer Schwerpunkt des Projekttreffens lag auf der Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse aus den In-situ- und Ex-situ-Untersuchungen verschiedener Materialkombinationen. Darüber hinaus präsentierten die Projektpartner die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Versuchs- und Plattformgrößen, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse von der Einzelzellebene auf größere Systemebenen zu bewerten.

Gruppenbild in einem Labor bei einem Projekttreffen

Projektinfos

Projekttitel: FROZEN – Frostschäden bei PEM-Brennstoffzellen für mobile Anwendungen und Strategien zum sicheren Einsatz bei tiefen Temperaturen

Projektpartner:

  • EKPO Fuel Cell Technologies
  • Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme (TME) an der RWTH Aachen
  • ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik

Projektträger: Projektträger Jülich (PtJ)

Das Projekt wird im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Wasserstoffrepublik Deutschland“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung gefördert.

Eiskristalle - Foto von erin mckenna auf Unsplash

Kontakt

Gruppenleiterin Materialanalyse und Qualitätssicherung
Abteilung neue Materialien und Technologien

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

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