Brennstoffzellenstacks und -systeme

Damit Brennstoffzellen effizient, nachhaltig und wettbewerbsfähig elektrische Energie erzeugen, müssen ihre Komponenten mit hoher elektrochemischer Stabilität auch unter extremen Bedingungen zuverlässig arbeiten. Dazu untersuchen wir Brennstoffzellenstacks bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen experimentell hinsichtlich ihres Leistungs- und Alterungsverhaltens und ermitteln simulativ Systemanforderungen. Wir verfügen hierfür über fünf Teststände zum Betrieb von Brennstoffzellenstacks, eine mobile Impedanzanlage mit 28 Kanälen, zwei Klimakammern zur Konditionierung von Stacks und Systemkomponenten und sammeln seit Anfang der 1990er Jahre Erfahrunge in der Stack-Charakterisierung.

Unsere Leistungen umfassen:

Elektrochemische Charakterisierung von Mehrkanal-Brennstoffzellenstapeln
Brennstoffzellen-Tests unter extremen Bedingungen in begehbarer Klimakammer
In-situ Charakterisierung und Sensitivitätsanalysen von Brennstoffzellenstacks an fünf Testständen in den Leistungsklassen 4, 10 und 20 kW elektrischer Leistung
Durchführung automatisierter Dauertests mit kundenspezifischen Lastprofilen
Simulation von Brennstoffzellensystemen zur Ermittlung der Betriebsparameter für einzelne Systemkomponenten und Optimierung der Betriebsführung
Entwicklung von Kalt- und Froststartstrategien mit experimenteller Validierung

Ihr Nutzen:

Sie erhalten belastbare Aussagen über das Betriebsverhalten hinsichtlich Leistung und Alterung von Brennstoffzellenstapeln in Abhängigkeit der Betriebsführung.
Der vollautomatisierte Betrieb ermöglicht eine effiziente, sichere und reproduzierbare Durchführung der Messungen.
Hochqualifiziertes Personal und kalibrierte Teststände sichern reproduzierbare und zuverlässige Messergebnisse.
Wir unterstützen Sie beim Testdesign durch eine anwendungsorientierte Bedarfsanalyse, ggf. mit speziellen Testaufbauten.
Unsere Wasserstoff-Infrastruktur mit gefilterten Medien in Kombination mit zwei Klimakammern zur erweiterten Charakterisierung von Brennstoffzellenstacks ermöglicht eine Vielzahl von Testangeboten.

Elektrochemische Charakterisierung von Mehrkanal-Brennstoffzellenstapeln

Einzelzell-Charakterisierung in Kurzstapeln

28-Kanal-Anlage zur simultanen elektrochemischen Charakterisierung von bis zu 28 Einzelzellen oder Zellpaketen oder 14 Einzelzellen an Gaseinlass und -auslass in einem Stapel
Maximale Stapelspannung: 150 V
Maximale Stromamplitude (z. B. für die elektrochemische Impedanzspektroskopie): 25 A
Maximale Einlass-Spannung eines Kanals: +/-10 V

Brennstoffzellen-Tests unter extremen Bedingungen in begehbarer Klimakammer

Froststart-Tests und Betrieb von Brennstoffzellen unter extremen Klimabedingungen

Klimakammer mit Innenvolumen von 2 x 2 x 2 Nm³
Temperaturbereich von -50 °C bis +80 °C
Relative Feuchte von 5 bis 95 Prozent
Luftdurchsatz bis 2000 m³/h

In-situ Charakterisierung und Sensitivitätsanalysen von Brennstoffzellenstacks

Wir testen Ihre Kurzstapel an fünf Testständen in den Leistungsklassen 4, 10 und 20 kW elektrischer Leistung

4 kW Teststand

Elektrische Last: 800 A / 30 V / 4 kW
Kathodenversorgung: 10 bis 400 Nl/min Luft und 3,8 bis 150 Nl/min N₂
Anodenversorgung: 4 bis 150 Nl/min H₂und 2 bis 80 Nl/min N₂
Gastemperatur: bis zu 130 °C
Druck: bis zu 5 bar_abs
Gasfiltration für Luft, Wasserstoff, Stickstoff zur Sicherstellung einer sehr hohen Gasreinheit und Gasqualität
Befeuchtung: Taupunkt 30 bis 130 °C oder komplett trocken; Dampfbefeuchter ermöglichen eine hohe Dynamik.
Kühlung: bis zu 130 °C (Überdruck), >7 kW_th Kühlleistung und 1,5 kW_th Heizleistung, Kühlmittelfluss 1 bis 12 l/min
Anodenrezirkulation möglich
Betrieb in Kombination mit der Mehrkanal-Impedanzanlage und der begehbaren Klimakammer möglich

10 kW Teststand

Elektrische Last: 800 A / 80 V / 10 kW
Kathodenversorgung: 12 bis 600 Nl/min Air und 6 bis 300 Nl/min N₂
Anodenversorgung: 4 bis 200 Nl/min H₂ und 2 bis 100 Nl/min N₂
Gastemperatur: bis zu 100 °C
Druck: bis zu 4 bar_abs
Gasfiltration für Luft, Wasserstoff, Stickstoff zur Sicherstellung einer sehr hohen Gasreinheit und Gasqualität
Befeuchtung: Taupunkt 40 bis 90 °C oder komplett trocken; Dampfbefeuchter ermöglichen eine hohe Dynamik.
Kühlung: bis zu 90 °C, >15 kW_th Kühlleistung und 3 kW_th Heizleistung, Kühlmittelfluss 1,8 bis 18 l/min
Anodenrezirkulation möglich
Betrieb in Kombination mit der Mehrkanal-Impedanzanlage möglich

20 kW Teststand

Elektrische Last: 1000 A / 150 V / 20 kW
Kathodenversorgung: 1,5 bis 1,600 Nl/min Luft und 1,5 bis 1600 Nl/min N2
Anodenversorgung: 0,5 bis 400 Nl/min H₂ und 5 bis 200 Nl/min N₂
Gastemperatur: bis zu 130 °C
Druck: bis zu 4 bar_abs
Gasfiltration für Luft, Wasserstoff, Stickstoff zur Sicherstellung einer sehr hohen Gasreinheit und Gasqualität
Befeuchtung: Taupunkt 35 bis 90 °C, Trocken-Bypass möglich; Scrubber-Befeuchter ermöglicht hohe Stabilität der Gasfeuchte
Kühlung: bis zu 90 °C, >25 kW_th Kühlleistung und 6 kWth Heizleistung, Kühlmittelfluss 3 bis 76 l/min
Betrieb in Kombination mit der Mehrkanal-Impedanzanlage und der begehbaren Klimakammer möglich

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema

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