Zentrum für
BrennstoffzellenTechnik
ZBT GmbH

Projektupdate: Qualifizierungsmethoden für Materialien in Brennstoffzellensystemen

Im BMWi Verbundprojekt VALIDATE (Förderkennzeichen: 03ETB001C) arbeitet das ZBT mit der Volkswagen AG und SGS Fresenius zusammen, um die Auswirkungen von aus Systemkomponenten stammende Verunreinigungen auf Brennstoffzellen zu qualifizieren und Qualitätssicherungsmethoden etablieren zu können.

Versuchsaufbau im Teststand

Versuchsaufbau grafisch dargestellt

Innengestell der Prüfkammer mit Probekörpern

Probekörper Typ 1A

In den Komponenten von Brennstoffzellensystemen verwendete Werkstoffe können mittel- bis langfristig zu Leistungseinbußen der Brennstoffzellen selbst führen. Hintergrund sind potenzielle Schadstoffe, die durch die Medien (Reinstwasser, Kühlmedien, Gase) der Brennstoffzelle aus den Komponenten herausgelöst werden. Die Auswahl einzusetzender Werkstoffe für Systemkomponenten ist daher aktuell eingeschränkt. Um andere, kostengünstigere Werkstoffe zukünftig einsetzen zu können, werden Qualitätsstandards und Prüfverfahren benötigt.

Am ZBT wurde inzwischen eine Prüfkammer für In-situ-Analysen von Materialproben entwickelt und ein Teststand für die Untersuchungen aufgebaut. Der Versuchsaufbau ist in der Abbildung dargestellt. Ziel der Untersuchungen ist es, die Auswirkungen von Ausgasungen und Schadstofffreisetzungen der Materialproben direkt an einer nachgeschalteten Testbrennstoffzelle zu analysieren. Neben dem Verlauf der Zellspannung werden zur Bestimmung der Verunreinigungsmechanismen auch elektrochemische Messverfahren eingesetzt.

In der Prüfkammer können Probekörper vom Typ 1A nach EN ISO 527-2:2012 (D) oder auch passend zugeschnittene Platten vermessen werden. Die Struktur des Innengestells ermöglicht das Stapeln einer großen Anzahl von Materialproben, um eine große Fläche mit befeuchteter Luft oder Wasserstoff zu überströmen. Aufgrund der großen Oberfläche der Materialproben im Verhältnis zur kleinen aktiven Fläche der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) der Testzelle dient das Verfahren als Schnelltest zur Materialeignung. Erste Messungen mit unterschiedlichen Materialproben zeigten die erfolgreiche Umsetzung dieses Verfahrens.