// Generisches PEM-Brennstoffzellen-Designkonzept

Ziel dieses Projektes ist es, einen generischen Brennstoffzellen-Stack zu entwickeln, der als vorwettbewerbliche Testplattform Untersuchungen zum mobilen Einsatz von Brennstoffzellen ermöglicht und Unternehmen für eigene Produktentwicklungen,z. B. für Komponenten und Subsysteme, zur Verfügung stehen soll. Mittlerweile wurde ein Brennstoffzellen-Stackkonzept mit einer metallischen Bipolarplatte entwickelt, das als standardisierte Messplattform verwendet werden kann. Die Größe und Auslegung des Brennstoffzellen-Stackkonzepts entspricht dabei hinsichtlich der Leistungsdichte und Maximalleistung den heute im Einsatz befindlichen automotiven Stacks. Das Stackmodul ist so konzipiert, dass Tests sowohl im Kurz- als auch im Langstackformat möglich sind.

Nach einer Recherche zu verfügbaren/bekannten Designs wurde ein neues Brennstoffzellendesign entwickelt, das eine bestmögliche Schnittmenge abdeckt, ohne in Konflikt mit bereits geschützten Designs zu kommen. Weiterhin wurde eine Marktübersicht über kommerziell verfügbare Stacks erstellt sowie die Realisierbarkeit mit verfügbaren Fertigungsverfahren geprüft und im Design berücksichtigt.

Das entwickelte Stackkonzept ist für eine Leistungvon bis zu 150 kW geeignet und umfasst die mittels CFD-Simulationen geprüfte Portkanaldimensionierung, die Kanal-Steggeometrie sowie ein Distributor- und Dichtungskonzept für die Bipolarplatte. Weiterhin sind die Nicht-Wiederholeinheiten im Konzept enthalten. In der Abbildung sind exemplarisch die Strömungsverteilung sowie der Druckabfall über das Verteilerfeld und in der Abbildung darunter das resultierende Bipolarplatten- und Stackdesign wiedergegeben.

Ein Folgeprojekt für weitere Details zu den Komponenten und zur Werkzeugherstellung ist beabsichtigt. Das Projektwurde durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) e. V. aus Eigenmitteln finanziell gefördert.

Ansprechpartner

Dr. Joachim Scholta
+49 731 9530-206
CFD-Simulation a) der O2-Konzentrationsverteilung im Verteilerfeld b) der Druckverteilung im Verteilerfeld im Auslegungspunkt im H2/Luft-Betrieb
CFD-Simulation a) der O2-Konzentrationsverteilung im Verteilerfeld b) der Druckverteilung im Verteilerfeld im Auslegungspunkt im H2/Luft-Betrieb
Konzept Generischer Stack
Konzept Generischer Stack

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