MAIN DEGRADATION MECHANISMS IN PEMFC AND HOW TO ANALYZE THEM

Abstract

Im Schwerlastverkehr sind auf Brennstoffzellen (BZ) basierende Antriebe reinen Batterieantrieben überlegen. Die Vorteile sind insbesondere schnelles Auftanken und große Energiekapazitäten bei relativ geringem Gewicht. Daher ist die BZ eine Schlüsseltechnologie, um den Schwerlastverkehr zu dekarbonisieren. Die verschiedenen Anwendungen – LKW, Schiffe, Züge und Flugzeuge – erfordern unterschiedliche BZ-Leistungen (300 kW bis mehrere MW) und weisen sehr unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Betriebsbedingungen auf. Eine gemeinsame Anforderung ist eine hohe Lebensdauer von >25.000 Betriebsstunden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, werden im Rahmen es EU-Projekts PEMTASTIC neue langzeitstabile Membran-Elektroden-Einheiten und geeignete Testprozeduren entwickelt. Dabei werden für LKW repräsentative BZ-Test-Protokolle aus realen Fahrprofilen sowie Hybridisierungsstrategien und Systemanforderungen abgeleitet. Die BZ-Testprotokolle beinhalten Last-Profile sowie Testprotokolle für beschleunigte Alterung, die sowohl für Stacks als auch für Einzelzellen definiert werden. Messungen an differentiellen Einzelzellen dienen nicht nur dem experimentellen Nachweis der Lebensdauer, sondern sind, zusammen mit umfangreichen Ex-situ-Analysen, essentieller Input für die Parametrierung von Degradationsmodellen, die wiederum als Input für die Verbesserung von MEAs dienen. Darüber hinaus wird die Degradationsanalyse der MEAs, BPP und Dichtungen aus einem beschleunigten Alterungstests mit erhöhter Betriebstemperatur diskutiert, der in einem metallischen Stack mit lokaler Analytik durchgeführt wird.