Chemische Degradation von BZ-Membranen

Fenton-Testaufbau
Fenton-Testaufbau mit
fünf Probenbehältern

Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Entwicklung von Brennstoffzellen ist die Haltbarkeit der Polymerelektrolytmembran (PEM). PFSA-basierte PEMs werden oftmals aufgrund ihrer vorzüglichen Stabilität eingesetzt [1]. Trotzdem können unter bestimmten Voraussetzungen vorzeitig Ausdünnungen der PEM oder gar Löcher, meist Pinholes genannt, auftreten [1, 2]. Diese Alterungseffekte zeigen sich dann in einer erhöhten Gasdurchlässigkeit insbesondere gegenüber Wasserstoff und somit in einer verringerten Leistung bis hin zu Sicherheitsproblemen im Betrieb der BZ [3].

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Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe

Spannungs-Dehnungs-Kurven von Hohlproben, gefüllt mit Wasserstoff oder Stickstoff, mit einem Innendruck von 70 bar, getestet bei einer Abzugsrate von 3,5 µm/min
Spannungs-Dehnungs-Kurven von Hohlproben, gefüllt mit Wasserstoff oder Stickstoff, mit einem Innendruck von 70 bar, getestet bei einer Abzugsrate von 3,5 µm/min.

Atomarer Wasserstoff diffundiert teilweise fertigungs- und betriebsbedingt in Werkstoffe. Kommt es dadurch zu einer Degradation der Werkstoffeigenschaften, wird von Wasserstoffversprödung gesprochen. Das Fraunhofer IWM hat es sich zur Aufgabe gemacht, derartige chemische Vorgänge und ihre Folgen besser zu verstehen und zu beherrschen.

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Brennstoffzellen auf dem Prüfstand

HIFAI
HIFAI-Prüfstand, © HyCentA, AVL

Die Automobilindustrie arbeitet auf Hochtouren an einer massentauglichen Markteinführung der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie. Um diese Bemühungen zu unterstützen, wurde in einem Kooperationsprojekt der AVL List GmbH mit der HyCentA Research GmbH eine Prüfstandsinfrastruktur zur Forschung an Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellensystemen (PEM) entwickelt und errichtet.

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