Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bewertung der Materialverträglichkeit und Medienalterung in Brennstoffzellen-Kühlsysteme

Brennstoffzellen für die mobile Anwendung weisen ein erhebliches Potenzial zur Verringerung von Treibhausgasen auf. Insbesondere mit Blick auf den urbanen Verkehr tragen sie wirksam auch dazu bei, lokale Schadstoffemissionen erheblich zu reduzieren. Die hierfür erforderliche Integration der Brennstoffzelle in komplexe Thermomanagementsysteme stellt jedoch die Beanspruchbarkeit von verwendeten Materialien und Kühlmitteln vor neue Herausforderungen. Bislang unerforscht ist die Werkstoff- und Kühlmittelverträglichkeit sowie deren Wechselwirkungen im Aggregatesystem. Im erfolgreich abgeschlossenen Vorhaben FVV1296 gelang die Konstruktion und Inbetriebnahme eines Emulatormoduls, welches das im Kühlsystem vorliegende Beanspruchungskollektiv vollumfänglich abbildet. Im beantragten Vorhabens soll nun als konsequenter weiterer Schritt das Emulatormodul in die erforderliche Anlagenperipherie integriert werden. Unterstützt durch einen numerischen Berechnungsansatz wird zudem das thermisch-strömungsdynamische Beanspruchungskollektiv im Filigrankanal der Bipolarplatte charakterisiert, so dass die im Emulator experimentell untersuchten Degradationsphänomene (Korrosion, Erosion, Kavitation) entsprechend bewertet, modelliert und prognostiziert werden können. Neben den makroskaligen Eingangsgrößen (u.a. Temperatur, Druck, Durchfluss) werden auch relevante lokale Phänomene (Hot-Zones, elektrische Felder) charakterisiert und DoE-basiert in einer Verfahrensoptimierung experimentell validiert. Abschließendes Ziel des Vorhabens ist die Schaffung eines Verständnisses über die Materialdegradation und Kühlmittelalterung, die Ableitung einer validen Bewertungsmethode und die Qualifizierung geeigneter Medium-Werkstoffpaarungen. Dadurch ist eine unmittelbare Übertragbarkeit der Untersuchungsmethode auf die industrielle Anwendung gegeben. Aufgrund des innovativen, produktübergreifenden Charakters des Vorhabens ergibt sich eine vorwettbewerblichen Profitierung für KMU.