Der Befeuchter ist eine wichtige Komponente in Brennstoffzellen, da der korrekte Feuchtigkeitsgrad von Membran eine entscheidende Rolle für Leistung und Haltbarkeit spielt. Ausreichende Befeuchtung gewährleistet einen effizienten Protonentransfer. Zu wenig Feuchtigkeit kann die Membran austrocknen und die Leistung der Brennstoffzelle beeinträchtigen. Wassermanagement-Strategien mit Befeuchtern gleichen die Luftfeuchtigkeit aus. So garantieren sie einen effizienten und zuverlässigen Betrieb der Brennstoffzelle.
Der neu entwickelte Prüfstand befindet sich im Technologiezentrum am Hauptsitz von Mann+Hummel in Ludwigsburg. Er soll die Effizienz und Lebensdauer von Brennstoffzellenkomponenten, insbesondere den Befeuchtern, unter realen Bedingungen messen und optimieren.
Die komplexe Struktur des Systems ermögliche gleichzeitige Tests mehrerer Komponenten. Ohne eine zeitaufwändige Einrichtung seien Tests in einem Temperaturbereich von -40 bis +120 Grad Celsius möglich.
Deutlich längere Lebensdauer möglich
Der Prüfstand bilde laut dem Hersteller reale Betriebsbedingungen ab und vergleiche verschiedene Befeuchter-Varianten miteinander. Automatisierte Messmethoden erlauben Leistungs- und Ausdauertests über mehr als tausend Stunden. Der Prüfstand könne die Feuchtigkeitsübertragung, den Differenzdruck und die Dichtheit des Systems bei unterschiedlichen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckzyklen messen.
„Der Prüfstand befeuchtet die Luft durch Zugabe von Dampf. Hochdruckgebläse erzeugen einen sehr hohen Luftstrom und simulieren den Betrieb einer Brennstoffzelle mit einer Leistung von bis zu 350 kW”, erklärte Markus Kolczyk, Vice President Original Equipment Global Engineering bei Mann+Hummel.
Der Prüfstand kann die wichtigen Parameter Massenstrom, Druck, Temperatur und Feuchtigkeit nach unterschiedlichen Anforderungen einstellen. Die gemessenen Daten sammelt das System in einer Datenbank und kann diese für KI-gestütztes Training und Kalibrierung von Simulationsmodellen verwenden.
Erste Ergebnisse zeigen, dass die Lebensdauer von Stacks in Brennstoffzellensystemen durch Optimierung von Befeuchtern deutlich verlängert werden kann – ein wichtiger Schritt zur Kostenreduzierung und Skalierbarkeit.
