Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBMembranbefeuchter spielen in der Brennstoffzelle als externe Komponente eine wichtige Rolle für das Wassermanagement. Im Projekt AMBITION wurde eine umfangreiche Infrastruktur und das notwendige Know-how aufgebaut, um Befeuchtermembranen umfassend zu charakterisieren. So kann mittlerweile der Wassertransfer von Hohlfaser- und Flachmembranen automatisiert (24/7) bestimmt werden und es stehen Tools für die rationale Membranauswahl zur Verfügung.
AMBITION – Anwendung von Membranen in automobilen Brennstoffzellenbefeuchtern – Leistung, Stabilität, Schadgastoleranz
Ein Ansatz einer nachhaltigen Energiewirtschaft ist der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger. Dieser kann mittels Elektrolyse z. B. durch fluktuierende erneuerbare Energie erzeugt und für mobile und auch stationäre Anwendungen verwendet werden, in dem mit Brennstoffzellen daraus elektrischer Strom erzeugt wird. Dabei spielt das Management des entstehenden Wassers eine wichtige Rolle für die Leistung und Lebensdauer der Brennstoffzelle. Membranbefeuchter können hierfür als externe Komponente genutzt werden, um die Ionomermembran in der Brennstoffzelle jederzeit vor Austrocknung zu schützen. Kommerzielle Membranbefeuchter erfüllen allerdings die sehr anspruchsvollen Anforderungen für automobile Anwendungen hinsichtlich Wassertransfer, Langzeitstabilität, Schadgastoleranz und Kosten nur unzureichend.
Abb. 1: Teststand für die parallele Charakterisierung von drei Befeuchtermembranen.
Teststände zur automatisierten Untersuchung von Befeuchtermembranen
Im Projekt AMBITION hat das Innovationsfeld Membranen am Fraunhofer IGB eine umfangreiche Infrastruktur (Abb. 1) und das entsprechende Know‑how aufgebaut, um Befeuchtermembranen umfassend zu charakterisieren. So stehen mittlerweile insgesamt vier Teststände für Hohlfaser‑ (Abb. 2) und Flachmembranen (Abb. 3) zur Verfügung, um den Wassertransfer von Befeuchtermembranen in relevanten Parameterräumen automatisiert (24/7) zu bestimmen (Abb. 4). Weiterführend werden Gasleckage‑Tests und Langzeitstabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Mithilfe dieser Daten können Membranen rational bewertet und auch unterschiedliche Geometrien miteinander verglichen werden. Dieses Know‑how wird als Dienstleitung für Kunden angeboten.
Abb. 2: Glasmodul für Hohlfasermembranen
Abb. 3: Flachmembranmodul
Abb. 4: Typische Messkurve für den Wassertransfer bei einer Variation von Überströmung und Temperatur.
Projektinformationen
Projekttitel
AMBITION – Anwendung von Membranen in automobilen Brennstoffzellenbefeuchtern – Leistung, Stabilität, Schadgastoleranz
Projektlaufzeit
Juni 2018 – März 2021
Projektpartner
- cellcentric GmbH & Co. KG (Koordinator)
- Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
- Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH – ZBT
Förderung
Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) für die Förderung des Projektes »AMBITION«, Förderkennzeichen 03ETB009B.
