Betriebsstrategien Hochleistungs-PEM-Brennstoffzelle

Kurzfassung

In dieser Arbeit werden Betriebsstrategien für einen PEM-Brennstoffzellenstack ermittelt. Die gewählten Parameter zur Optimierung sind die Stacktemperatur, geregelt über die Kühlmitteleingangstemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit am Kathodeneingang und der Druck am Kathodenausgang. Dazu wurde die Temperatur bei konstant gehaltener Luftfeuchtigkeit, Stromstärke und Druck variiert. Fortlaufend werden die konstant gehaltenen Parameter einzeln verändert und dazu eine Messreihe aufgenommen. Damit können Veränderungen in der Leistung dokumentiert werden. Außerdem werden mithilfe von Benchmarktests, in denen alle Parameter außer die Stromstärke konstant gehalten werden, UI-Kennlinien ermittelt. Da diese regelmäßig durchgeführt werden, kann die Degradation des Brennstoffzellenstacks im Verlauf der Messreihen, nachvollzogen werden. Zu Beginn einer jeden Messreihe wird eine Initialisierungsprozedur ausgeführt, die zum einen die Vergleichbarkeit der Daten ermöglicht, zum anderen aber auch Aufschluss über reversible Degradationsprozesse gibt. Die ausgewerteten Daten zeigen, dass Betriebspunkte im unteren Temperaturspektrum, sowohl im Anbetracht der Verlängerung der Lebenszeit, als auch der Steigerung der Leistung von Vorteil sind. Je höher die relative Luftfeuchtigkeit der eingespeisten Luft ist, desto höher ist die Leistung. Kathodenausgangsdrücke die niedriger als 1150 mbar sind sollten vermieden werden.