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03-11-2016 | Unternehmen + Institutionen | Nachricht | Article

Prüfinfrastruktur für Brennstoffzellensysteme

Author:
Andreas Burkert

Das Forschungszentrum HyCenta hat gemeinsam mit AVL List ein Prüfstand für Brennstoffzellensysteme eröffnet. So lassen sich unter widrigen Bedingungen wichtige Integrationsparameter bestimmen.

Zusammen mit AVL List hat das Forschungszentrum HyCenta hat am Campus der TU Graz einen Prüfstand für Brennstoffzellensysteme eingerichtet. "Damit können anwendungsorientierte Fragestellungen rund um Brennstoffzellensysteme gesamtheitlich und für unterschiedliche Anwendungen bearbeitet werden", erklärt Manfred Klell, wissenschaftlicher Leiter des HyCenta. Er erhofft sich dadurch, "Brennstoffzellen-Systeme rasch fit zu machen für den flächendeckenden Einsatz von Wasserstoff als Energieträger".

Die installierte Prüfinfrastruktur erlaubt hochdynamische Betriebsweisen. So ermöglichen Lösungen für die Entwicklung von Motoren aus dem Rennsport, wie die Formel 1, gänzlich andere Dynamiken für das Erproben von Brennstoffzellensystemen. Bei dieser Testinfrastruktur ist der Lastwechsel nur durch das Brennstoffzellensystem selbst beschränkt, welcher derzeit bei etwa 0,5 Sekunden liegt. Damit sind Versuche mit Brennstoffzellensystemen unter realen Belastungsbedingungen und im dynamischen Betrieb möglich. Die Forscher können Konzepte zum Energiemanagement in Brennstoffzellen virtuell erproben und als sogenannte Hardware in the Loop-Modelle am Prüfstand mit Echtzeitdaten von Batterie, E-Motor oder Antriebsstrang kombinieren.

Brennstoffzellensysteme für tiefe Temperaturen 

Das ist insofern wichtig, da Brennstoffzellensysteme im automobilen Einsatz wesentlich höheren Anforderungen genügen muss - etwa beim Kaltstart. Dort stellt dieser für Material und Betriebsstrategien eine große Herausforderung dar. Mit der neuen Prüfinfrastruktur lassen sich nun auch das Thermomanagement und der sichere und effiziente Betrieb von Brennstoffzellensystemen bei tiefen Temperaturen erproben. Ein weiterer Schwerpunkt ist die optimierte Wärmeabfuhr und die Gestaltung des Kühlsystems. Auch das Potential der Abwärme-Nutzung steht im Fokus.

Ein weiteres Einsatzgebiet des neuen Prüfstandes ist die Möglichkeit, herauszufinden, wie lange Brennstoffzellen-Systeme unter normalen Betriebsbedingungen funktionieren. Dazu werden sie sozusagen in Zeitraffer gealtert. Das geschieht mittels gezielten Belastungen außerhalb der Spezifikations- und innerhalb der Designgrenzen. Mit der im Prüfstand eingesetzten Messtechnik lassen sich die Haupteinflussgrößen auf die Lebensdauer von Brennstoffzellen-Systemen experimentell identifizieren und entsprechende Rückschlüsse ziehen.

Integrationsparameter eines Brennstoffzellensystems

Beiden Unternehmen zufolge gehören zur Zielgruppe für gemeinsame Forschungsprojekte einerseits Automobilhersteller, die an den Integrationsparametern eines am Markt erhältlichen Brennstoffzellensystems in ihre Fahrzeugtypen interessiert sind, und andererseits Hersteller von Brennstoffzellensystemen, die die Einsatzmöglichkeiten und Anwendungscharakteristiken ihrer Produkte ausloten wollen.

Die Kosten des gesamten Forschungsprojektes betragen 2,3 Millionen Euro. Großteils sind das Mittel aus dem Programm "Research Studios Austria" der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) und des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (bmwfw). Das Programm Research Studios Austria (RSA) fördert die Anwendung und Umsetzung von Forschungsergebnissen aus der Grundlagenforschung im Vorfeld unternehmerischer Forschung in Österreich.

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