Brennstoffzellensysteme

Virtueller Rundgang durch das Brennstoffzellenlabor

Im Thema Brennstoffzellensysteme beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten

 

Charakterisierung von Komponenten, Zellen und Stacks

 

Charakterisierung von Systemen und Peripherie­komponenten

 

Entwicklung von Stacks und Systemen

 

Produktionsforschung für Brennstoffzellen

 

Modellierung und Simulation von der Mikroskala bis zur Systemebene

Wir unterstützen die Entwicklung von Niedertemperatur-Membran-Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen durch die Materialanalyse, Charakterisierung, Modellierung und Produktionsforschung von Einzelzellen, Zellstapeln sowie Systemen.

In Ergänzung zu unserer Forschung und Entwickung zum Thema Brennstoffzellensysteme bieten wir unseren Kunden Charakterisierungsdienstleistungen in unserem Laborzentrum:

Im »Zentrum für Elektrolyse, Brennstoffzellen und Synthetische Kraftstoffe« werden Komponenten und Subsysteme der Wasserstofftechnologie in den Bereichen PEM-Elektrolyse, PEM-Brennstoffzellen (besonders für die automobile Anwendung), Power-to-Gas (PtG) und Power-to-Liquid bzw. auch Power-to-Chemicals getestet und mit wissenschaftlich fundierten Methoden charakterisiert.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

HAlMa

H2- & Kationen-Kontamination: Alterungs-Effekte, Material- und Sensorentwicklung

 

QuBK

Qualifizierung von Brennstoffzellen-Komponenten

 

DEKADE

Deutsch-Kanadische Brenstoff-Zellenkooperation: Diagnose und Entwicklung von Komponenten für Automobile Brennstoffzellen

 

BEPPEL

Bipolarplatten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Ulf Groos

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Ulf Groos

Brennstoffzellensysteme

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5202

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Dr.-Ing. Matthias Klingele

Einzelzellcharakterisierung, Materialien und Produktionstechnik

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5432

Stefan Keller

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Stefan Keller

Charakterisierung von Stacks und Systemen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5207

Nada Zamel

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Dr. Nada Zamel

Charakterisierung von Kontaminationseffekten

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5432

Dietmar Gerteisen

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Dr. Dietmar Gerteisen

Modellierung und Simulation

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5205

Timo Kurz

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Dr. Timo Kurz

Stack-, System- und Teststandsentwicklung

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5205

Thomas Jungmann

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Thomas Jungmann

Standardisierung und Test von Systemkomponenten

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2453

Roman Keding

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Dr. Roman Keding

Produktionsforschung für Brennstoffzellen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5827

Charakterisierung von Komponenten, Zellen und Stacks

© Fraunhofer ISE
68-Kanalanlage zur ortsaufgelösten Charakterisierung von segmentierten Brennstoffzellen.
  • Ortsaufgelöste Charakterisierung lokaler Effekte an segmentierten Einzelzellen mit bis zu 68 Kanälen und Strömen bis 790 A zur Überprüfung des Zelldesigns, für die Material- und Komponentenauswahl und für die Entwicklung von Betriebsstrategien. Charakterisierung mit Hilfe der elektrochemischen Impedanz­spektroskopie, Chronovoltammetrie und Chronoamperometrie
  • Charakterisierung von Brennstoffzellen-Stacks mit Strömen bis 1000 A zur Untersuchung des Stackdesigns und zur Entwicklung von Betriebsstrategien. Einzelzellmonitoring im Zellstapel mit Einzelzellspannungserfassung sowie elektrochemischer Impedanzspektroskopie an Einzelzellen. Zur systemnahen Stack-Charakterisierung können Peripheriekomponenten (Purge-Ventil, Anodenrezirkulationspumpe, Kathodenluftversorgung, Kühlung etc.) angesteuert werden
  • Charakterisierung von Zellkomponenten und Lebensdaueruntersuchungen von Membranelektrodeneinheiten unter Einsatz der elektrochemischen Impedanzspektroskopie, Zyklovoltammetrie, Linear Sweep Voltammetrie, Grenzstromdichte und CO-Stripping

Charakterisierung von Systemen und Peripheriekomponenten

© Fraunhofer ISE
Teststand mit Mehrkanalanlage zur Brennstoffzellen-Stack- und Systemcharakterisierung in der Klimakammer.
  • Eignungstests von Peripheriekomponenten auch unter extremen Klimabedingungen
  • Untersuchung von Zell- und Systemkomponenten hinsichtlich ihrer chemischen Beständigkeit für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen. Oberflächenanalysen mit ESEM / EDX. ICP-MS für die Elementanalyse in flüssigen Lösungen bzw. im Produktwasser
  • Monitoring von Feldtests, Gutachten und wissenschaftliche Studien

Entwicklung von Stacks und Systemen

© Fraunhofer ISE
Wasserstoff-Brennstoffzellensystem zur jahreszeitlichen Energiespeicherung mit einer Ausgangsleistung von 1,5 kW.
  • Validierung von Zell-, Stack- und Systemdesigns für elektrische Leistungen bis 50 kW.
  • Entwicklung kundenspezifischer Brennstoffzellenteststände
  • Entwicklung und experimentelle Validierung von Regelungsstrategien, Regelungs- und Leistungselektronik
  • Entwicklung von Sicherheitstechnik für die Wasserstofftechnologie

Produktionsforschung für Brennstoffzellen

Siebdruck zur Herstellung von Katalysatorschichten
© Fraunhofer ISE
Siebdruck zur Herstellung von Katalysatorschichten.
  • Konzeptionierung von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA)
  • Evaluation von Maschinen, Komponenten und Materialien (Rohmaterialien, Pasten und Tinten, Membrane)
  • Pasten- und Tintenentwicklung inklusive Homogenisierung und Charakterisierung
  • Entwicklung von Prozessen und Qualitätssicherungsmethoden entlang der vollständigen MEA Wertschöpfungskette
  • Ex-situ und in-situ-Charakterisierung von Schichten und Zellkomponenten
  • Techno-ökonomische Bewertung von Produktionsprozessen

Modellierung und Simulation von der Mikroskala bis zur Systemebene

© Fraunhofer ISE
Modellierung einer Brennstoffzellen-Elektrode mit inhomogenen Parametereigenschaften.
  • Modellierung der Elektrode mit Hilfe eines analytischen Elektrodenmodells, z.B. um die Leistung und Alterung in Abhängigkeit von Potenzial- oder Lastzyklen zu untersuchen
  • Strömungssimulation zur Auslegung von Einzelzellen und Stacks
  • Systemmodellierung zur Optimierung des Systemwirkungsgrads. Dabei können wir die Auswirkungen unterschiedlicher Betriebsstrategien untersuchen

Vorträge zum Thema Brennstoffzellensysteme

Veröffentlichungen