GALLIA

Durch die bisherige starke Fokussierung der Entwicklung im PEM-Brennstoffzellenbereich auf PKW-Anwendungen, sind state-of-the-art Zell-Komponenten darauf optimiert, die Lebensdauerziele für PKW im Bereich von 5.000-10.000h zu erreichen. Im gegenwärtig stark gefragten Bereich der Heavy-Duty-Anwendungen sind die Lebensdauer-Anforderungen jedoch deutlich höher und liegen im Bereich von 15.000-25.000h. Gleichzeitig ergeben sich durch die anwendungsspezifischen Rahmenbedingungen abweichende Anforderungen an die Eigenschaften der Zellkomponente.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Gasdiffusionsschicht (Gas Diffusion Layer, GDL) und die Optimierung von Betriebsstrategien zur Ermöglichung von Stack-Lebensdauern von 20.000h zum Einsatz im HeavyDuty Segment. Die beteiligten Projektpartner verfügen über langjährige Erfahrung im Bereich der Forschung und Entwicklung von PEM-Brennstoffzellen und decken sämtliche erforderlichen Kernkompetenzen ab, von der GDL-Entwicklung über ex-situ und in-situ Charakterisierung, Simulation und Visualisierung der Strukturen und Transportprozesse bis hin zur Definition von Betriebsbedingungen, Stackbau und der Durchführung von Lebensdauertests.

Diese Erfahrungen werden im Projekt genutzt und weiter entwickelt um zunächst die Einflüsse der Komponenten auf die Alterungsprozesse herauszuarbeiten und die kritischen Wechselwirkungen zu identifizieren. Auf dieser Basis sollen die Schwachstellen der jetzigen Komponenten und Betriebsbedingungen identifiziert werden, um sowohl simulativ als auch experimentell Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen, welche in das Anforderungsprofil der im Projekt neu zu entwickelnden GDLs einfließen. Diese neuen GDLs werden in-situ in Lebensdauertests unter im Projekt entwickelten optimierten Betriebsbedingungen getestet.

Wichtige Werkzeuge zur Beurteilung der Verbesserungen sind ortsaufgelöste Messungen im Stack, detaillierte ex-situ-Analyse der Bauteile vor und nach den Lebensdauertests sowie die Kombination von Simulation und bildgebenden Verfahren, insbesondere bezüglich Wassermanagement.