Projekt Befeuchter

Ziel des Forschungsprojekts „Luftbefeuchter“ ist die Erarbeitung eines funktionsfähigen Konzepts zur präzisen Einstellung der Luftfeuchtigkeit im Betrieb einer Brennstoffzelle. Die Luftfeuchtigkeit spielt für die Effizienz und Degradationsprozesse in der Brennstoffzelle eine entscheidende Rolle.

Der Aufbau eines Befeuchters ist dem Aufbau einer Brennstoffzelle sehr ähnlich. Diese bestehen aus einer Vielzahl an Platten, zwischen denen eine Membran liegt. Aktuell werden Brennstoffzellen-Stacks hauptsächlich aus metallischen Platten hergestellt. Der Vorteil von Metall besteht darin, dass zum Erreichen eines leckagefreien Systems eine Verpressung des Stacks mit hoher Kompression möglich ist, ohne dass das Material versagt. In diesem Projekt ist die Umsetzung eines Konzeptes mit Kunststoffplatten aus dem Spritzgießprozess vorgesehen, welche im Vergleich zu metallischen Platten große geometrische Freiheiten und einen Kostenvorteil bieten.  Bei der Verwendung von Kunststoffen besteht das Problem, dass diese unter starker Kompression zum Kriechen neigen und dadurch das System versagt. Dieser Prozess wird durch die Temperaturbelastung und Luftfeuchtigkeit noch verstärkt. Innerhalb des Projektes sollen Methoden zur Festigkeitsauslegung von Kunststoffen unter Kompression und Temperaturbelastung erforscht werden, die später zur Auslegung von druckbelasteten Systemen herangezogen werden können. Hierzu gehört beispielweise die Entwicklung von Prüfvorrichtungen zur Ermittlung von Materialkennwerten unter Langzeitbelastung. Anhand der Ergebnisse aus diesen Versuchen soll eine Methode zur Festigkeitsauslegung von Kunststoffen unter Kompressionsbelastung und konstruktive Kompensationen für das Bauteil abgeleitet werden. Insbesondere soll für die Festigkeitsauslegung ein Konzept auf Basis einer energetischen Betrachtung erfolgen. Jede Belastungsart (Temperatur, Kompression,…) verrichtet Arbeit an dem Werkstoff, bis dieser ausfällt. Aus dieser Festigkeitsauslegungsmethode im Kompressionsbereich, sollen im Anschluss Dichtkonzepte entwickelt werden, welche unter den Festigkeitsrandbedingungen eine funktionsfähige Lösung darstellen und toleranz- als auch lastausgleichend wirkt.

Laufzeit: Dezember 2022 – November 2025
Projektpartner: Knipping Kunststofftechnik Gessmann GmbH, https://knipping-automotive.com/new-mobility/
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Matthias Deckert, Simon Heienbrock, M.Sc.