LongCell – Lebensdauervorhersage und Lebensdauer-optimierter dynamischer Betrieb von PEM-Brennstoffzellen

Wie können Brennstoffzellensysteme effizienter, langlebiger und wirtschaftlicher betrieben werden? Dieser Frage widmet sich das neue Forschungsprojekt LongCell.

Ziel des Projekts LongCell ist die Entwicklung eines digitalen Zwillings für Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEM-Brennstoffzellen), der Alterungs- und Degradationsprozesse realitätsnah abbildet. Auf dieser Grundlage werden innovative modellbasierte Regelungsstrategien entwickelt, die den Betrieb der Brennstoffzelle dynamisch anpassen und schädigende Betriebszustände gezielt vermeiden. Dadurch sollen die Lebensdauer der Systeme verlängert, die Effizienz gesteigert und die Betriebskosten reduziert werden.

Digitaler Zwilling und optimierte Regelungsstrategien

Im Projekt übernimmt das ZBT die Entwicklung und experimentelle Validierung des digitalen Zwillings sowie die Untersuchung der Degradationsmechanismen an einem speziell ausgestatteten Brennstoffzellen-Prüfstand. Das Institut für Regelungstechnik (IRT) der RWTH Aachen entwickelt darauf aufbauend modellprädiktive Regelungsstrategien, die den Zielkonflikt zwischen hoher Effizienz und möglichst geringer Degradation lösen und so einen lebensdaueroptimierten Betrieb ermöglichen.

Grafische Darstellung des Ablaufschemas eines Forschungsprojekts

Wasserstofftechnologien weiterentwickeln, Mittelstand stärken

Die entwickelten Methoden werden gemeinsam simulativ und experimentell validiert und sollen insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) neue Werkzeuge für die Entwicklung, Auslegung und den Betrieb von Brennstoffzellensystemen bereitstellen. Damit stärkt LongCell die Wettbewerbsfähigkeit des Mittelstands und leistet einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Wasserstofftechnologien.

Das Forschungsvorhaben wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durchgeführt. Ziel des Förderprogramms ist es, durch vorwettbewerbliche Forschung insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen den Zugang zu innovativen Technologien und wissenschaftlichen Erkenntnissen zu ermöglichen.

Projektinfos

Titel: LongCell – Modellbasierte Lebensdauervorhersage und Lebensdauer-optimierter dynamischer Betrieb von PEM-Brennstoffzellen

Laufzeit: 1. Juli 2026 – 31. Dezember 2028

Förderung: IGF - Industrielle Gemeinschaftsforschung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
Fördersumme: 524.764,19 Euro

Projektpartner:

ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik
Institut für Regelungstechnik (RWTH Aachen)

Kontakt

Projektleiter

Matthias Bahr

+49 203 7598-3124

m.bahr@zbt.de

Steuerung & Regelung – unsere Dienstleistungen

Im Bereich Controls entwickeln wir am ZBT Betriebsstrategien zur Steuerung und Regelung elektrochemischer Systeme. Dazu zählen Methoden zur Effizienzsteigerung und Degradationserkennung auf den Ebenen von MEAs, Stapeln und kompletten Systemen – mit Fokus auf dynamische Lastprofile und reale Einsatzbedingungen.

Teststand mit einem Brennstoffzellenstapel

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