Entwicklungsarbeiten auf dem Weg zum 130 °C PEFC Stack

Kurzfassung

Beim DLR Institut für technische Thermodynamik werden Stackkonzepte für verschie-denste Anwendungen und Lastprofile entwickelt. Der Schwerpunkt liegt hier auf Verein-fachung der Stacks zur Kostenreduktion oder auf die Erhöhung der Leistungsdichte, bzw. die Verbesserung der operativen LeistungsfähigkeitLeistungsvolumen. Heutige Polymer-Brennstoffzellen sind nur für den Betrieb innerhalb eines limitierten Temperaturbereichs geeignet. Diese Limitierung schränkt die Art der Anwendung der Brennstoffzelle deutlich ein und erschwert deren flexiblen Einsatz. Es ist daher ein wichtiges Ziel, die Betriebstemperaturen zu erweitern. Dabei kann sowohl der Dauerbetrieb bei höheren Temperaturen oder der erweiterte Temperaturbe-reich für begrenzte Betriebszeiten im Stundenbereich für dynamische Anwendungen in Frage kommen. Um kritische Betriebszustände zu vermeiden, Leistungsfähigkeit zu erhalten und auch die Lebensdauer zu verbessern, werden spezielle Stackkonzepte (Bipolarplatten und Kühlstrategien) und Membran-Elektroden-Anordnungen (MEAs – spezielle Betrachtung des Wassermanagements) benötigt. Die Betriebsführung der Zellen muss dabei auf alle Komponenten des Stacks abgestimmt werden. Es sollen Betriebstemperaturen im Bereich von 60 – 130°C ermöglicht werden. Ein Kalt-start soll ab -20°C möglich sein, auch wenn beim Start für eine Kurze Zeit nicht die volle Nennleistung bereitgestellt werden kann. Die Temperatur zwischen 110°C bis 130°C soll nur limitiert bis zu einer Stunde zur Verfügung stehen. Mit diesen Randbedingungen können vielfältige stationäre und mobile Anwendungen bedient werden. Dazu sollen die schon entwickelte DLR-Sensortechnik eingebracht werden, um die Lebensdauer zu verlängern. Der Stand der Entwicklungsarbeiten, Definition von Problemen und Lösungsansätze werden gezeigt.