Optimierung einer faseroptischen Sensorik für die ortsaufgelöste Temperaturerfassung einer Brennstoffzelle

Abstract

Die Integration einer faseroptischen Sensorik stellt eine Möglichkeit zur ortsaufgelösten Temperaturerfassung in einer Brennstoffzelle dar. Dieses Potenzial der Temperaturkontrolle kann Rückschlüsse auf den Systemzustand und somit der Langlebigkeit der Brennstoffzelle geben. In dieser Arbeit werden dabei optische Fasern mit verschiedenen Optimierungen auf mehrere Bipolarplatten geklebt, um die örtsaufgelösten Temperaturen messen zu können. Durch die verschiedenen Optimierungen kann der Integrationsprozess der Faser auf die Bipolarplatte erleichtert werden. Die Fasern wurden erfolgreich während dem Betrieb der Brennstoffzelle getestet und mithilfe von Temperaturdaten validiert. Dabei zeigen sich keinerlei Leckageverluste durch Kühlwasser. Des Weiteren können dieselbe Anzahl an Temperaturplateaus in den Messergebnissen festgestellt werden, wie die Anzahl der Faserreihen. Zusätzlich wird ein Simulationsvergleich zwischen zwei Faserlagen angestellt um mithilfe der Simulationsergebnisse Rückschlüsse und Auswirkungen der Faserlage im Gaskanal des Flow-Fields zu erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit nur marginal erhöht. Die Erkenntnisse dieser Arbeit liefern wertvolle Erkenntnisse und können für zukünftige Nachforschungen und Experimente genutzt werden, um die faseroptische Sensorik im industriellen Maßstab in der Brennstoffzelle nutzen zu können.