Kaltstart – PEM-Brennstoffzellen bei Frost zuverlässig prüfen

Um nicht nur Leistungsverluste, sondern deren Ursachen zu verstehen, wurden elektrochemische Messungen mit umfangreichen Materialanalysen kombiniert. Untersucht wurden unterschiedliche Kombinationen aus CCM und GDL unter anderem hinsichtlich Porenstruktur, Oberflächenbeschaffenheit, Hydrophobizität und chemischer Zusammensetzung.

Nach wiederholten Kaltstarts zeigten sich Veränderungen der elektrochemischen Performance sowie strukturelle Schäden. Nach bis zu 30 Kaltstartzyklen wurden beispielsweise eine zunehmende Rissausweitung in der Katalysatorschicht und Hinweise auf Veränderungen der Transportstrukturen beobachtet. Aus den Ergebnissen entstand eine Schadensmatrix, die typische Schäden, Mechanismen und funktionale Auswirkungen den jeweiligen Komponenten zuordnet.

Im Projekt wurde keine einzelne universelle Kaltstartprüfung festgelegt: Unterschiedliche Materialien, Temperaturen und Startstrategien können unterschiedliche Schadensmechanismen hervorrufen. Entwickelt wurde deshalb eine methodische Prüfempfehlung, die relevante Prozessschritte, Messgrößen und Schadensbilder systematisch zusammenführt und damit eine Grundlage für künftig standardisierte und normungsfähige Prüfverfahren schafft.

Die Arbeiten werden seit Juli 2025 im Folgeprojekt OptiCold fortgeführt. Dort stehen die Beurteilung der Kaltstartfähigkeit unterschiedlicher PEMFC-Komponenten und daraus abgeleitete Optimierungsstrategien im Mittelpunkt.