IEA AFC Annex 35: Paper "Cold start behavior and freeze characteristics of a polymer electrolytemembrane fuel cell" (2021)
Bibliographische Daten
Katharina Kocher, Stefan Kolar, Walter Ladreiter, Viktor HackerHerausgeber: Fuel Cells 2021
Englisch, 10 Seiten
Inhaltsbeschreibung
Fahrzeuganwendungen erfordern eine effiziente Kaltstartfähigkeit und lange Lebensdauer von Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFCs). In dieser Studie wurden verschiedene Selbst-Kaltstart-Strategien vorgeschlagen. Bei diesen soll die Zelle vor dem Abschalten mit trockenen Gasen gespült und die Stromlast beim Einschalten entsprechend angepasst werden, um die Bildung von Eis bei winterlichen Verhältnissen zu vermeiden. Die Kaltstarteigenschaften einer Einzelzelle bei -5°C werden experimentell in situ im Labormaßstab untersucht.
Die Menge der kumulierten Ladungstransferdichte, die der Menge an Produktwasser entspricht, wird als Index zur Quantifizierung der Kaltstartfähigkeit verwendet. Nach den Kaltstartversuchen werden elektronenmikroskopische Untersuchungen der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) durchgeführt, um die Materialdegradation aufgrund von Eisbildung festzustellen.
Die folgenden Schlussfolgerungen könnenaus dieser Arbeit gezogen werden:
Durch langsames Erhöhen der Stromdichte während des Kaltstarts kann das Produktwasser die Membran gleichmäßiger durchtränken und in den porösen Katalysatorschichten verteilt werden, dadurch wird der Kaltstartausfall verzögert.
Bei hohen Stromdichten kann die Wasseraufnahmekapazität der Katalysatorschicht der Kathode nicht gleichmäßig genutzt werden, was zu rascher Eisbildung und dem Ausfall der Zelle führt. Die Trockenspülung kann die Feuchtigkeit der Zelle vor dem Kaltstart effektiv kontrollieren und dementsprechend die Kaltstartleistung verbessern.