Brennstoffzellensysteme unter Vibrationslasten testen und verstehen

Die Steigerung der Akzeptanz von Wasserstoff durch seinen sicheren und zuverlässigen Einsatz ist eine zentrale Herausforderung für die emissionsfreie Mobilität und die Versorgungsinfrastruktur. Forschende am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässikgeit LBF entwickeln neue Analyse-, Bewertungs- und Testverfahren, die zur Beherrschung des komplexen Beanspruchungszustands von Wasserstoffsystemen, wie Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Tanks aber auch einzelner Komponenten beitragen, also deren Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessern.

Mehr über aktuelle Projekte auf der HANNOVER MESSE | Hydrogen + Fuel Cells EUROPE, 22. bis 26. April 2024, Halle 13, Stand C47.

Reale Belastungen von Energiespeichern und Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen sind vielfältig und treten überlagert auf. Für eine schnelle und nachhaltige Markteinführung ist daher eine realitätsnahe Erprobung während der Entwicklung mit überlagerten mechanischen, thermischen und elektrischen Beanspruchungen entscheidend.

Für die Energiebereitstellung in mobilen Systemen werden Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (NT-PEM-BZ) zu einem Stapel kombiniert. Der Einsatz dieser Brennstoffzellen-Stapel in Nutzfahrzeugen unterliegt einer Vielzahl von hochkomplexen und überlagerten multiphysikalischen (mechanisch, thermisch und elektrisch) und chemischen Belastungen. Die Auswirkungen dieser Beanspruchungen auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der BZ-Stapel sind bisher wenig erforscht. Da sich BZ-Antriebe für Nutzfahrzeuge noch in der Prototypenphase befinden, jedoch eine mehr als dreimal längere Betriebsdauer im Vergleich zu PKWs erfordern, ist eine zuverlässige und effiziente Gestaltung dieser Systemlösungen für eine schnelle und nachhaltige Einführung in breiterem Maßstab von entscheidender Bedeutung.

Erhebliche Beschleunigung in der Produktentwicklung

Das Fraunhofer LBF stellt dazu den komplexen Beanspruchungszustand aus der Nutzung flexibel und zeiteffizient im Labor nach. Die Forschenden arbeiten mit flexiblen Testumgebungen und können auf vielfältige Kundenbedarfe reagieren. Die realisierbaren Testszenarien gehen weit über den Stand der Technik hinaus. Mit diesen hocheffizienten und flexiblen Analysemethoden erreichen die Experten erhebliche Beschleunigung in der Produktentwicklung bei der optimalen Gestaltung von Energiespeichern und Brennstoffzellensystemen bereits in der frühen Entwicklungsphase. Die Ergebnisse resultieren dabei spürbare Wettbewerbsvorteile in dem stark konkurrierenden Zukunftsmarkt der Elektromobilität.

Wertschöpfung im Technologiefeld von Wasserstoff und Brennstoffzellen
Die neuen Fraunhofer-Technologien sind wesentliche Voraussetzungen bei der Etablierung von Wasserstoff als zukünftigen regenerativen Energieträger. Alle Teile der Brennstoffzellen-Wertschöpfungskette im Kontext Nutzfahrzeug können von den Ergebnissen profitieren: Hersteller und Entwickler von Brennstoffzellen, Brennstoffzellmodulen und Brennstoffzellsystemen, ebenso Entwickler und Systemausrüster für Teststände. Dr. Matthias Enders, steht am Mittwoch, 24. April, ganztägig für Presseinterviews zur Verfügung.

Highlight: Podiumsdiskussion »Wasserstoff & Brennstoffzellen«, Technical Forum, Halle 13, Stand A30, Dienstag, 23.04.2024, von 11 bis 12 Uhr.
Fraunhofer-Insitute stellen ihren Beitrag zum Thema »Wasserstoff« vor. Prof. Saskia Biehl aus dem Fraunhofer LBF spricht über »Hydrogen in series: Electrolysis | Reformer | Reliability | Fuel cell.«

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Saskia Biehl, saskia.biehl@lbf.fraunhofer.de
Dr. Matthias Enders, matthias.philipp.enders@lbf.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://www.multipem-brennstoffzelle.de/de/projekt.html?utm_source=PI-multipem Informationen zum Projekt
https://www.lbf.fraunhofer.de/de/veranstaltungen/hannovermesse-wasserstoff.html?… Mehr Informationen zu #wasserstoff #HM24
https://www.hannovermesse.de/veranstaltung/hydrogen-in-series-electrolysis-refor… Podiumsdiskussion am 23. April 2024, 11 Uhr