IEA AFC Annex 34 - Optimiertes Kathodensystem für Heavy-Duty-Brennstoffzellensysteme (2022)
Bibliographische Daten
Wahlmueller, E., Zarhuber, M., Ahamer, C., Trattner, A., Pertl, P., Zinner, C., Schruth, R., & Doppler, C.Herausgeber: ÖVK - Österreichischer Verein für Kraftfahrzeugtechnik
Inhaltsbeschreibung
Um zukünftige Klimaziele auch im Mobilitätssektor erfüllen zu können ist die Elektromobilität basierend auf erneuerbaren Energien unumgänglich. Speziell für Anwendungen außerhalb der Individualmobiliät wird der Brennstoffzellenantrieb eine entscheidende Rolle spielen.
Grund dafür sind die offensichtlichen Vorteile hinsichtlich Packaging, Reichweite und Tankzeiten. Damit sich der brennstoffzellendominierte Antriebsstrang in Anwendungen wie LKW, Bussen, Zügen oder auch Schiffen tatsächlich als nachhaltige Lösung durchsetzt wird aktuell vor allem an der Erhöhung des Systemwirkungsgrades, der Reduzierung der Kosten (total cost of ownership) und der Sicherstellung der Lebensdauer geforscht.
Im Projekt NextGenFCM fokussiert sich Plastic Omnium New Energies Wels mit den Forschungspartnern speziell auf den Kathodenpfad, da die Komponenten dieses Subsystems einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten haben und auch den Systemwirkungsgrad maßgeblich beeinflussen.
Basierend auf typischen Kundenanforderungen für die in dieser Veröffentlichung betrachteten mittleren und schweren LKW und entsprechend ausgewählten Fahrzyklen wurden mit Hilfe einer Gesamtfahrzeugsimulation diverse Antriebsstrangkonfigurationen analysiert. Die damit berechneten Brennstoffzellenleistungen wurden in weiterer Folge als Eingangsparameter für ein Brennstoffzellenmodell verwendet und verschiedene Kathodenkonfigurationen bewertet.
Spezieller Fokus wurde hier auf die Auswirkungen einer zusätzlichen Turbine im Kathodenpfad zur Reduzierung der parasitären Verluste für die Luftkomprimierung gelegt. Verglichen wurden dabei die erzielbaren Vorteile hinsichtlich Systemwirkungsgrad und Betriebskosten mit dem Nachteil der erhöhten Anschaffungskosten.
Die bis hierher gewonnen Erkenntnisse werden im Projekt NextGenFCM in weiterer Folge auf einem eigens für dieses Projekt entwickelten Kathodenprüfstand verifiziert. Basierend auf den Daten der Simulation und des Prüfstandes wird ein optimiertes Kathodensubsystem aufgebaut und in einem Brennstoffzellengesamtsystem analysiert.
Optimiertes Kathodensystem für Heavy-Duty-Brennstoffzellensysteme (2022)