Sensorintegrierte Brennstoffzelle (Sentinel)

Um die Leistung und Lebensdauer von Polymer-Elektroly-Brennstoffzellen zu steigern, sollen Gasparameter wie Temperatur und Feuchte innerhalb der Kanäle einer Bipolarplatte gemessen werden. Mit Hilfe dieser Daten soll die Betriebsstrategie optimiert und damit im Betrieb kritische Zustände vermieden werden.  

Die Kommerzialisierbarkeit von Polymer-Elektrolyt-Membran-(PEM)-Brennstoffzellen ist bisher durch hohe Kosten und den damit verbundenen hohen Anforderungen an Leistungsdichte und Lebensdauer stark eingeschränkt. Für zukünftige mobile Anwendungen ist daher die Kenntnis der leistungs- und lebensdauerbestimmenden Zustände von hoher Relevanz. Insbesondere die Gasparameter Temperatur, Feuchte und Druck spielen hier eine wesentliche Rolle. Aktuelle Brennstoffzellensysteme überwachen nur die Eingangs- und Ausgangszustände der beteiligten Gase, jedoch nicht die Verteilung auf der Bipolarplatte. Gerade hier können aber Gradienten entstehen, die leistungsmindernd und degradationsfördernd wirken. Innerhalb dieses Projekts sollen deshalb Temperatur- und Feuchtesensoren in die Bipolarplatte integriert werden. Dazu sollen zunächst mit Hilfe von Strömungssimulation und dem Einbau kommerzieller Sensorik die kritischen Stellen auf der Bipolarplatte erfasst werden. Um den Gasfluss an der Messstelle nicht zu stören, sollen Sensoren in Dünnschichttechnik für die Anwendung in Bipolarplatten entwickelt werden. Hierzu sollen PVD-Verfahren, die 3D-fähig sind zum Einsatz kommen, um den gesamten Platz im Kanal zu nutzen. Die Sensoren werden am Ende des Projekts in Bipolarplatten integriert und im Brennstoffzellenbetrieb getestet. Im Projekt soll das angehäufte Knowhow mit Hilfe der Sensordaten in eine abgestimmte Betriebsführung von Brennstoffzellensystemen überführt werden.