Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Sensorintegrierte Brennstoffzelle (Sentinel)

Die Kommerzialisierbarkeit von Polymer-Elektrolyt-Membran-(PEM)-Brennstoffzellen ist bisher durch hohe Kosten und den damit verbundenen hohen Anforderungen an Leistungsdichte und Lebensdauer stark eingeschränkt. Für zukünftige mobile Anwendungen ist daher die Kenntnis der leistungs- und lebensdauerbestimmenden Zustände von hoher Relevanz. Insbesondere die Gasparameter Temperatur, Feuchte und Druck spielen hier eine wesentliche Rolle. Aktuelle Brennstoffzellensysteme überwachen nur die Eingangs- und Ausgangszustände der beteiligten Gase, jedoch nicht die Verteilung auf der Bipolarplatte. Gerade hier können aber Gradienten entstehen, die leistungsmindernd und degradationsfördernd wirken. Innerhalb dieses Projekts sollen deshalb Temperatur- und Feuchtesensoren in die Bipolarplatte integriert werden. Dazu sollen zunächst mit Hilfe von Strömungssimulation und dem Einbau kommerzieller Sensorik die kritischen Stellen auf der Bipolarplatte erfasst werden. Um den Gasfluss an der Messstelle nicht zu stören, sollen Sensoren in Dünnschichttechnik für die Anwendung in Bipolarplatten entwickelt werden. Hierzu sollen PVD-Verfahren, die 3D-fähig sind zum Einsatz kommen, um den gesamten Platz im Kanal zu nutzen. Die Sensoren werden am Ende des Projekts in die IPEK- Bipolarplatte sowie eine industriell gefertigte Bipolarplatte integriert und im Brennstoffzellenbetrieb getestet. Im Projekt soll das angehäufte Knowhow mit Hilfe der Sensordaten in eine abgestimmte Betriebsführung von Brennstoffzellensystemen überführt werden. Dies ermöglicht KMU im IT-Bereich den schnelleren Einstieg in das Feld Regelung von Brennstoffzellen. Des Weiteren werden Designregeln für die Integration von Dünnschichtsensoren festgehalten. Hiervon profitieren KMU, die sich mit Messtechnik für Brennstoffzellen beschäftigen. Die entwickelte 3D-Dünnschichtsensorik lässt sich auch auf andere Anwendungen übertragen. KMU, die im Bereich PVD-Beschichtung entsprechende Angebote haben, können hiervon profitieren.