AiF-FV-Nummer 18436 N

Erarbeitung von Handlungsanweisungen zum Design und zur Durchströmung von PEM-Brennstoffzellen für einen effektiven Wasseraustrag

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2015 bis 31.03.2018

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Die NT-PEM-Brennstoffzellentechnik ist eine zukunftweisende Technologie für eine Vielzahl von Anwendungen bei der mobilen, netzunabhängigen und dezentralen Stromversorgung. Eine Kernproblematik stellt die Regulierung des Flüssigwassergehaltes innerhalb der Zelle dar. Dieser kann dort soweit ansteigen, dass es zur Blockade der strömungsführenden Strukturen der Zelle kommt und die Zellleistung dadurch deutlich reduziert wird. Bislang gibt es keine allgemein gültigen Handlungsanweisungen für die Auslegung der Flowfield-Kanalstrukturen und die Durchströmung von PEM-Brennstoffzellen hinsichtlich eines effektiven Wasseraustrags und auch keine allgemeingültige Übersicht über die sich einstellende Art der Zweiphasenströmung aus Wasser und Luft auf der Kathodenseite. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von übertragbaren Strömungskarten auf Basis dimensionsloser (strömungsmechanischer) Kennzahlen, mit welchen es möglich ist, die sich in den Flowfieldkanälen einstellende Art der Zweiphasenströmung in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen vorherzusagen. Auf Basis dieser Karten werden anschließend Handlungsanweisungen für die Auslegung der Mikrokanalstrukturen eines Flowfields und die Durchströmung von NT-PEM-Brennstoffzellen mit dem Ziel eines verbesserten Wasseraustrags erarbeitet. Bislang bedarf es für die Auslegung eines solchen Flowfields langjähriger und kostenintensiver Forschungsarbeit was die Entwicklung neuer Systeme nicht nur verzögert, sondern es insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen nahezu unmöglich macht, spezifisch angepasste Lösungen für den aufstrebenden Markt der Brennstoffzellentechnik zu entwickeln. Durch die in diesem Projekt zu entwickelnden Handlungsanweisungen wird dem konstruierenden Ingenieur erstmals ein ingenieurstechnisches Verfahren zur kostengünstigen und schnellen Auslegung eines effizienten Kathoden-Flowfields für NT-PEM-Brennstoffzellen in die Hand gegeben.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente