//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.

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 Stackebe­ne. Hier­zu bietet das APL Brenn­stoff­zel­len-Prüf­feld in seiner ersten Ausbau­pha­se ab Anfang 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.

Ab 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 heute 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.

Weite­re Informationen

Arti­kel: Anfor­de­run­gen an Betriebs­stof­fe durch Hybridantriebe

März 2020

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Erpro­bung elek­tri­fi­zier­ter Antriebe

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