B.GASUS - Brennstoffzellen-Gastestsystem: Einfluss von Schadgasen im realen Fahrbetrieb

Die Brennstoffzelle zeichnet sich durch hohe Leistungsdichte, niedrige Betriebstemperatur, hohe Effizienz, geräuscharmen Betrieb und eine emissionsfreie Energieumwandlung aus. Sie ist daher eine vielversprechende Technologie für eine Vielzahl von Anwendungen. Jedoch erreicht die Brennstoffzelle noch nicht die für mobile und stationäre Anwendung notwendigen Betriebsstunden. Ein Grund dafür ist die Vergiftung der Kathode der Brennstoffzelle mit Schadgasen. Bereits geringe Konzentrationen von Stickoxiden, Ammoniak oder schwefelhaltigen Komponenten können zu einem signifikanten Leistungseinbruch führen. Das übergeordnete Projektziel ist es, durch Untersuchung der kathodenseitigen Vergiftung und Verbesserung des Verständnisses der Schädigungsmechanismen zur Verlängerung der Lebensdauer von Brennstoffzellen beizutragen. Der Schwerpunkt liegt auf Umweltbelastungen im Betrieb mit folgenden Unterzielen: • Ermittlung der Belastung der Kathode durch Schadgase im Normalbetrieb sowohl auf der Straße als auch auf Baustellen. • Aufbau einer auf der Kathodenseite zur Vermessung optisch zugänglichen Brennstoffzelle • Bestimmung der Degradation der optisch zugänglichen Brennstoffzelle am Prüfstand unter Belastung mit realen Konzentrationen. Dies erfolgt einerseits mit etablierten Methoden wie elektrochemischer Impedanzspektroskopie, andererseits wird aber auch auf die Ergebnisse von Verfahren zurückgegriffen, die im Rahmen dieses Projektes entwickelt werden. Das sind die lokal aufgelöste Messung der Schadgaskonzentration in der Kathode mit spektroskopischen Methoden sowie die hochgenaue Bestimmung von Fluoridionen mit Ramanspektroskopie. • Erstellung von Simulationsmodellen zur Bestimmung der Alterung und Lebensdauer der Brennstoffzelle unter Berücksichtigung der realen Schadgasbelastung sowohl für Straßen- als auch Baustellenbetrieb. Durch die verbesserte Auslegung der Komponenten soll die Lebensdauer des Brennstoffzellensystems verlängert werden können.