Luftfahrtrelevante Charakterisierung und Anpassung eines kommerziellen Polymer – Elektrolyt – Membran – Brennstoffzellen - Systems

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Möglichkeit der Anpassung eines PEM-BZ– Systems zur Anwendung und Test im Flugbetrieb eines Verkehrsflugzeugs untersucht. Die Flugzeughersteller streben die Entwicklung eines Flugzeugs mit rein elektrischer Steuerung und möglichst ohne hydraulische oder pneumatische Energieversorgung der Bordsysteme an, um die Umweltbelastungen dank einem dann deutlich geringeren Energieverbrauch, geringerem Gewicht und besseren Flugleistungen zu reduzieren. Auf dem Weg zu einem solchen sogenannten „More Electrical Aircraft“ weist die PEM – Brennstoffzelle viele Vorteile auf. Die Anwendung der Brennstoffzelle im Flugzeug istnicht nur am Boden sondern auch in der Luft im verschiedenen Höhen geplant. Deswegen muss das BZ-System in verschiedenen Temperatur-, Druck- sowie Positionsbedingungen stabil betreibbar sein. In diesem Zusammenhang muss die Brennstoffzelle gewisse Voraussetzungen erfüllen. Zum einen sind dies Anforderungen an die Betriebstechnische Seite des BZ-Systems, zum anderen Sicherheitstechnische Anforderungen. Die Sicherheitstechnischen Erfordernisse werden durch zuständige Organisationen bestimmt, die eine große Erfahrung in dem Luftfahrtbereich besitzen wie z.B. LBA, Airbus. Die Anforderungen zum Testen , Integrieren und Betreiben von Systemen im Flugzeug sind in entsprechenden Vorschriften (z.B.: RTCA) dokumentiert. Die Schwerpunkte dieser Arbeit liegen im Bereich der Charakterisierung und Test eines kommerziellen BZ-Systems aus dem Automobilbereich in Hinblick auf die Anwendung unter luftfahrtrelevanten Bedingungen. Hierbei wurden Versuche mit unterschiedlichen Neigungswinkeln des BZ-Systems und bei flugrelevanten Temperaturen und rel. Luftfeuchten durchgeführt, welche den Bedingungen im Flugbetrieb weitgehend entsprechen.. Ableitend von den experimentellen Ergebnissen werden Lösungen für die Modifikationen des BZ-Systems erarbeitet, welche einen flugrelevanten Einsatz gewährleisten.