Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung und Validierung eines Simulationsmodells zur Vorhersage der Lebensdauer eines Ionenaustauschfilters mit einer definierten Kapazität unter typischen Betriebsbedingungen

Im Zuge der Entwicklung von elektrifizierten Antrieben spielt die effiziente und zielgerichtete Kühlung elektrischer Komponenten eine wichtige Rolle. Es ist zu erwarten, dass in zukünftigen Anwendungen vermehrt dielektrische Flüssigkeiten zur direkten Kühlung elektrischer Komponenten zum Einsatz kommen. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellensystemen ist diese Art der Kühlung alternativlos, stellt aber gleichzeitig eine der maßgebenden Herausforderungen für den sicheren Betrieb dar. Die Verunreinigung von Kühlmitteln durch Ionen erhöht die Leitfähigkeit des ursprünglich isolierenden Kühlmittels. Um die Ionenbeladung möglichst gering zu halten, kommen Ionenaustauschfilter zum Einsatz. Die Entwicklung, Auslegung und Optimierung von Ionenaustauschfiltern sind typische Arbeitsfelder kleiner und mittelständiger Unternehmen (KMU). Gleichzeitig haben KMU jedoch oft nicht die nötigen Ressourcen oder nicht die nötige Expertise zur Durchführung umfangreicher, experimenteller Analysen. Im Rahmen dieses Projektes wird deshalb eine Simulationsumgebung entwickelt, welche die KMU bei ihrer Arbeit unterstützt. Durch eine entsprechende Zusammensetzung des FVV-Arbeitskreises sowie die Veröffentlichung der Ergebnisse über verschiedene Kanäle wird sichergestellt, dass KMU die Erkenntnisse zur Stärkung ihrer Position im internationalen Wettbewerb nutzen können. Der Lösungsansatz besteht darin, relevante Ionen für die Verunreinigung der Kühlmittel zu identifizieren. Dies erfolgt einerseits über eine Literaturrecherche, andererseits über grundlegende Material- sowie Komponentenversuche. Basierend auf diesen Erkenntnissen sollen im nächsten Schritt Komponentenmodelle erstellt werden, welche im Rahmen eines exemplarischen Kühlkreislaufs für ein Brennstoffzellensystem genutzt werden, um Aussagen im Hinblick auf die erwartbare Lebensdauer des Ionenaustauschfilters zu treffen. Eine experimentelle Validierung sowie detaillierte Dokumentation der Ergebnisse schließen das Projekt ab.