//Brennstoffzellen-Antriebe

Die Zukunft der Mobilität beginnt jetzt!

Der Wandel der Antriebstechnik weg von fossilen hin zu nachhaltigen und speicherfähigen Energieträgern wie dem Wasserstoff nimmt stetig an Fahrt auf. Für die Rückverstromung von Wasserstoff gewinnt die Brennstoffzelle durch ihre hocheffiziente elektrochemische Energiewandlung als Antriebstechnologie der Zukunft eine stetig wachsende Bedeutung. Insbesondere dort, wo es um hohe Antriebsleistungen bei geringem Gewicht, lange Betriebsdauern, hohe Reichweite und 24/7 Betrieb mit kurzen Betankungszeiten und geringem Realverbrauch geht, spielt die Brennstoffzelle ihre Vorteile aus.

fuel cell Hydrogen Car at hydrogen gas station is being fueled

Die Weiterentwicklung von Brennstoffzellen-Antrieben kommt daher bei der APL wachsende Bedeutung zu. Zentrale Elemente hierbei sind die unten genannten Entwicklungsdisziplinen.

Elektrochemie und Simulation

Unabdingbare Basis für die Charakterisierung der Brennstoffzelle ist das grundlegende Verständnis der elektrochemischen Vorgänge. Daraus leitet sich eine stetig wachsende Toolbox an Simulationsalgorithmen von Katalysatorebene über MEA und Stack bis in die Brennstoffzellen-Systemsimulation ab, welche wiederum nahtlos in unsere bewährten Antriebs- und Fahrzeugsimulationsumgebungen eingebunden ist.

Testing auf MEA- und Stackebene

Die Charakterisierung des Betriebsverhaltens, der eingehenden Schlüsselparameter und der daraus resultierenden Einflüsse auf die Lebensdauer von Brennstoffzellen erfolgt meist auf MEA (Membrane-Electrode-Assembly) — oder auf (Short-)Stackebene. Hierzu bietet das APL Brennstoffzellen-Prüffeld in seiner ersten Ausbauphase bereits seit 2022 die Möglichkeit, in 6 Prüfständen entsprechende Untersuchungen bei gezielt variierbaren klimatischen Bedingungen (-40 bis +90°C) mit und ohne Schadgaszudosierung je nach Kundenwunsch auch in Fahr- oder Raffzyklen durchzuführen. Ein vollausgestattetes Chemielabor mit über 1000 m² Fläche für Material- und Gasanalysen bietet dabei alle technischen Möglichkeiten zur vertieften Untersuchung auftretender Phänomene.

Erprobung auf Brennstoffzellen-Systemebene

Das Brennstoffzellen-System stellt in jedem Betriebspunkt und speziell über transiente Lastwechsel die optimale Medienversorgung des Stacks in Bezug auf Menge, Druck, Temperatur und Feuchtegehalt sicher. Aufgrund der Komplexität der beinhalteten Regelkreise kommt der Entwicklung und Validierung aller Aspekte der Betriebsstrategie und ihrer Auswirkung auf Performance und Lebensdauer eine zentrale Bedeutung zu. Wichtige Teildisziplinen sind u.a. der Gefrierstart, die Abbildung von Lastgradienten, Heiß- und Kaltlandbetrieb und die sichere Beherrschung von Umwelteinflüssen.

Seit Anfang 2023 bietet das APL Brennstoffzellen-Prüffeld in seiner zweiten Ausbauphase umfassende Erprobungsmöglichkeiten für Brennstoffzellensysteme bis zu einer Leistung von 300 kW.

Auslegung und Erprobung von Systemkomponenten

Bei der Auslegung und Erprobung von Brennstoffzellen-Systemkomponenten kann die APL auf jahrzehntelange Erfahrung aus angrenzenden Technologiefeldern zurückgreifen. Ob elektrisch angetriebener Turbolader, DC/DC-Wandler, Membranbefeuchter, Jet Pump oder Anodenrezirkulation – unsere Spezialisten wissen wo bei unseren Kunden „der Schuh drückt“ — und sorgen für schnellstmögliche Umsetzung von Lösungsansätzen.

Umwelttests

Bereits seit Jahren bietet die APL eine bewährte Palette etablierter Umwelttests für Brennstoffzellen-System gemäß ECE R100 an. Hierzu zählen Prüfdisziplinen wie Shaker, Staub- und Wasserdichtigkeit, Salz-Sprühnebel, Temperatur-Wechselbelastung, Thermoschock und Tauchbecken.