Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | Juli 2013 - Juli 2017 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
FCH JU |
| Kooperationspartner: | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, Belenos Clean Power Holding AG (Belenos) – later Swiss Hydrogen, Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft (BMW), Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives (CEA), Reinz-Dichtungs GmbH, (DANA), JRC-Joint Research Centre-European Commission (JRC), Freudenberg FCCT SE & Co. KG (FFCCT) – today Freudenberg Vliesstoffe SE & Co. KG, Paul Scherrer Institut (PSI), Powercell Sweden AB (PCS), Solvicore GmbH & Co KG (SC) – today Greenerity (GNT), Symbio Fcell S.A. (SYMBIO), Volkswagen AG (VW), VOLVO Technology AB (VOLVO) |
| Webseite: | http://autostack.zsw-bw.de/ |
| Projektfokus: |       |
AutoStack-CORE – Automotive Fuel Cell Stack Cluster Initiative for Europe II
Teststand zur ortsaufgelösten Charakterisierung von automobile Einzelzellen. Rechts: Verpressungsportal mit segmentierter Einzelzelle, Mitte: Gasversorgung, Links: Ansteuerung mit 68 Potentiostaten.
Lokale Stromproduktion der AutoStack-CORE Einzelle, evolution 2 bei Nennlast.
In Brennstoffzellen herrschen immer Inhomogenitäten von Gasein- bis –auslass, da die Gase über der aktiven Fläche reagieren und somit sich die Gaskonzentration über die Kanallänge verändert, die Feuchte zunimmt und die Temperatur steigt. Das Fraunhofer ISE hat im Projekt »AutoStack-CORE« eine einzigartige Methodik entwickelt und validiert, um diese lokalen Effekte zu charakterisieren.
Des Weiteren wurde ein automobiler Kurzstapel hinsichtlich seiner Froststartmöglichkeiten in unserer begehbaren Klimakammer untersucht.
Zur Charakterisierung von lokalen Effekten in automobilen Brennstoffzellen setzen wir segmentierte Zellen im kundenspezifischen Design ein. In AutoStack-CORE haben wir die Einzelzelle in 64 Segmente unterteilt, welche jeweils über einen eigenen Potentiostaten angesteuert werden und das Impedanzspektrum über einen eigenen Frequency Response Analyzer ausgewertet wurde. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) erlaubt detaillierte Einblicke in die Funktionsweise der Brennstoffzelle, indem die einzelnen Prozesse wie Ladungstransport und Gasdiffusion getrennt analysiert werden können. Im Projekt konnte zusätzlich eine Methodik entwickelt werden, wie die Gasverweilzeiten in den einzelnen Segmenten abgeschätzt werden können und somit Rückschlüsse auf die Strömungsverteilung in einer Zelle in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen gezogen werden können. Die Methodik konnte somit zur Validierung des Zelldesigns und der Betriebsstrategie von Einzelzellen etabliert werden.
Auf der Stackebene wurden Sensitivitätsanalysen zur Variation der Betriebsbedingungen durchgeführt. Hierzu konnte unsere Anlage zum simultanen Monitoring der Impedanz jeder Einzelzelle des Kurzstapels genutzt werden. Dadurch kann die Durchströmung der Einzelzellen in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen abgeschätzt werden.
Des Weiteren wurde das Verhalten des AutoStack-CORE Stacks beim Froststart analysiert. Hierzu wurden Froststarts bis zu -25 °C in unserer begehbaren Klimakammer durchgeführt. In Verbindung mit unserem Einzelzellmonitoring konnten Unterschiede im Einzelzellverhalten untersucht werden. Zusätzlich wurde die Alterung durch Gefrier-Auftau-Zyklen analysiert.