Entwicklung eines Sensor-Arrays für schadgas-adsorbierende Kathodenluftfiltersysteme im Rahmen der deutsch-chinesischen Kooperation

Die Lebensdauer einer PEM-Brennstoffzelle hängt wesentlich von der Sauberkeit der Kathodenluft ab. Der schädliche Einfluss von Gasen wie NH3, NOx und SO2, ist ebenso bekannt wie die schützende Wirkung von Filtern mit Aktivkohlen. Da die massenbezogene Speicherkapazität von Aktivkohlen für Schadgase begrenzt ist, ist es für die Filterauslegung unerlässlich, die im Realbetrieb auf den Filter einwirkende Schadgasmenge zu kennen, wobei Feldversuche in Deutschland zeigten, dass diese sehr stark von der lokalen Luftqualität abhängt.

Die Brennstoffzelle kann insbesondere in Nutzfahrzeug- und Schwerlastanwendungen maßgeblich zur Dekarbonisierung des Verkehrs beitragen. Für den Markthochlauf müssen sowohl die Lebensdauer- als auch Kostenerwartungen der Kunden erfüllt werden. Insbesondere für den in China im Aufbau befindlichen Markt für brennstoffzellen-betriebene Nutzfahrzeuge liegen Luftqualitätsdaten zur wissensbasierten Auslegung von Kathodenluftfiltern nicht vor.

Dieses Hemmnis des Markthochlaufs soll durch die Bereitstellung eines Durchbruchsensor-Arrays behoben werden, welches zuverlässig unter automobilen Einsatzbedingungen zur Bestimmung des Beladungszustands des Kathodenluftfilters verwendet werden soll, wodurch vorausschauende Wartung ermöglicht wird. Hierbei zeigt der beginnende Durchbruch der Schadgase durch den Kathodenluftfilter die vollständige Sättigung der verwendeten Aktivkohlen an. Neben der Entwicklung eines Sensor-Arrays stellen dessen Validierung unter Labor-Bedingungen sowie die Integration in den Kathodenluft-Pfad wesentliche Arbeitsinhalte des Projekts dar. Ferner werden Luftqualitätsdaten ermittelt, die als Basis für die wissensbasierte Auslegung von Kathodenluftfilter für Anwendungen in China dienen. Dieses Projekt wird durch ein chinesisches Schwesterprojekt ergänzt, welches auf den Förderaufruf des chinesischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie zu bilateralen Forschungsprojekten im Bereich der Brennstoffzellen basiert.

Förderkennzeichen
03B11025

Partner Laufzeitbeginn Laufzeitende Fördersumme
MANN+HUMMEL GmbH01.03.2228.02.25141.949,00 €
Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA)01.03.2228.02.25357.941,00 €
Verein für das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie e.V. (FEM)01.03.2228.02.25340.522,00 €
840.412,00 €