Das neue EIS-System wurde bereits erfolgreich in einen neu entwickelten Prüfstand für Brennstoffzellen-Vollstapel mit bis zu 200-kW-Leistung integriert. Der von MS2 Engineering und Anlagenbau entwickelte Prüfstand ist am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg in Betrieb genommen worden.
Die elektrochemische Impedanzspektroskopie liefert wichtige Informationen über Vorgänge im Inneren bipolarer elektrochemischer Systeme. Bei PEM-Brennstoffzellen können damit beispielsweise Zellinnenwiderstände oder Membranfeuchtegrade bestimmt werden.
Die neue Lösung zeichnet sich durch ein dezentrales Design mit kompakten, galvanisch isolierten Messköpfen aus, die direkt am Zellstapel montiert werden. „Diese Technologie gewährleistet nicht nur eine hohe Signaltreue und kurze Kabelwege, sondern erhöht auch die Sicherheit, da keine hohen Spannungen außerhalb der Temperaturkammer des Prüfstands geführt werden müssen", erklärt das Unternehmen.
Bisherige Impedanz-Spektroskopiegeräte sind auf wenige Kanäle beschränkt, was bei Brennstoffzellenstapeln mit mehreren hundert Zellen keine zeitsynchronen Messungen erlaubt. Die mehrkanaligen EIS-Module von Smart Testsolutions lösen dieses Problem und bieten zudem vergleichsweise günstige Messkosten.
„Unser Ziel war es, hochauflösende, mehrkanalige EIS-Messungen auch unter rauen Umgebungsbedingungen wirtschaftlich machbar und technisch robust zu machen", erläutert Wolfgang Neu, Geschäftsführer von Smart Testsolutions. „Die neu entwickelten MCM U02AC-Module erreichen dies durch eine Kombination aus robuster Industriehardware, modularem Aufbau und leistungsfähiger Software, die die Bedienung und Datenanalyse vereinfacht."
Im Rahmen des Projekts hat Smart Testsolutions auch seine bestehenden Systeme zur Überwachung von Zellspannungen in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren weiterentwickelt. Das CVM G5-System wurde angepasst und validiert, sodass bei 1.000 Messwerten pro Sekunde je Messkanal bis zu 600 Zellen überwacht werden können. Die Systeme funktionieren in einem Temperaturbereich von -20 bis 105 °C, was sie auch für Luftfahrtanwendungen qualifiziert.
Dank des modularen Aufbaus und der Temperaturbeständigkeit kann die neue Lösung mit leichten Modifikationen auch in anderen elektrochemischen Systemen eingesetzt werden. Dazu zählen Batterien, Elektrolyseure und Redox-Flow-Batterien.
Smart Testsolutions mit Sitz in Stuttgart bietet Lösungen für Testaufgaben an automotive Steuergeräten, elektronischen Systemen und erneuerbaren Energiesystemen wie Batterien und Brennstoffzellen. Die Cell-Voltage-Monitoring-Lösungen des Unternehmens werden von zahlreichen Automobilherstellern und -zulieferern eingesetzt.
