Im Technologiezentrum von MANN+HUMMEL

Neuer Prüfstand ermöglicht Lösungen zur Erhöhung der Effizienz und Verlängerung der Lebensdauer von Brennstoffzellenkomponenten

Ludwigsburg, 17.02.2025 – Wasserstoff-Brennstoffzellen gelten als vielversprechende Alternative zu klassischen batterieelektrischen Antrieben. Welche Rolle sie auf dem Weg in eine emissionsfreie Zukunft spielen können, hängt maßgeblich von ihrer Leistungsfähigkeit und Lebensdauer ab. Dabei ist die Regulierung des Feuchtigkeitsniveaus in der Brennstoffzellenmembran ein wichtiger Parameter, den ein Befeuchter übernimmt. MANN+HUMMEL hat einen Prüfstand entwickelt, der Tests mit Befeuchtern unter realen Bedingungen ermöglicht und dadurch die Lebensdauer von Brennstoffzellenkomponenten verlängern kann.

Brennstoffzellen sind Energiewandler, welche die chemische Energie eines Brennstoffs, meist in Form von Wasserstoff, in elektrische Energie umwandeln. Die Energie entsteht durch die Abspaltung der Elektronen von den Wasserstoffprotonen, die durch eine Membran diffundieren, während die Elektronen über einen Stromkreis fließen. Mit grünem Wasserstoff betrieben, emittieren Brennstoffzellenfahrzeuge nur Wasser und Wärme und tragen damit erheblich zur Reduktion von CO2-, Stickstoff- und Feinstaubemissionen bei. Unter den verschiedenen Brennstoffzellentypen haben sich solche mit Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) wegen ihrer hohen Leistungsdichte als erste Wahl für Mobilitätsanwendungen durchgesetzt. Für deren Performance und Haltbarkeit spielt das richtige Feuchtigkeitsniveau dieser Membran eine entscheidende Rolle. Denn eine angemessene Befeuchtung gewährleistet einen effizienten Protonentransfer in der PEM. Zu wenig Feuchtigkeit kann die Membran austrocknen, was die Leistung der Brennstoffzelle beeinträchtigt. Fortschrittliche Wassermanagement-Strategien mittels Befeuchter stellen deshalb die Balance der Feuchtigkeit her und garantieren damit einen effizienten und zuverlässigen Betrieb.

Prüfstand testet Befeuchter unter realen Bedingungen

Mit dem neu entwickelten Prüfstand, der im Technologiezentrum am Hauptsitz in Ludwigsburg installiert ist, kann MANN+HUMMEL die Effizienz und Lebensdauer von Brennstoffzellenkomponenten, insbesondere von Befeuchtern, unter realen Bedingungen messen und optimieren. Der komplexe Aufbau der Anlage, ermöglicht die gleichzeitige Prüfung mehrerer Komponenten in einem Temperaturbereich von -40 bis +120 Grad Celsius, ohne zeitintensives Umrüsten. So können reale Betriebsbedingungen abgebildet und unterschiedliche Befeuchter-Varianten miteinander verglichen werden. Automatisierte Messverfahren lassen neben Leistungs- auch Dauertests von über tausend Stunden zu. Auf diese Weise können die Feuchtigkeitsübertragung, der Differenzdruck sowie die Dichtheit des Systems bei variierenden Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckzyklen gemessen werden. „Der Prüfstand befeuchtet die Luft durch Zugabe von Dampf. Hochdruckgebläse können einen sehr hohen Luftstrom erzeugen und den Betrieb einer Brennstoffzelle mit einer Leistung von bis zu 350 kW simulieren“, erläutert Markus Kolczyk, Vice President Original Equipment Global Engineering bei MANN+HUMMEL.