Optimiertes Kathodensystem für Heavy-Duty-Brennstoffzellensysteme

Autoren

Dipl.-Ing. Dr. techn. E. Wahlmüller, Dipl.-Ing. M. Zarhuber, Dipl.-Ing. Dr. techn. C. Ahamer BSc,  Plastic Omnium New Energies Wels GmbH, Wels; Dipl.-Ing. Dr. techn. A. Trattner, Dipl.-Ing. Dr. techn. P. Pertl, Dipl.-Ing. Dr. techn. C. Zinner, HyCentA Research GmbH, Graz; Dipl.-Ing. (FH) C. Doppler, Dipl.-Ing. R. Schruth, Virtual Vehicle Research GmbH, Graz:

Jahr

2022

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Um zukünftige Klimaziele auch im Mobilitätssektor erfüllen zu können, ist die Elektromobilität basierend auf erneuerbaren Energien unumgänglich. Speziell für Anwendungen außerhalb der Individualmobilität wird der Brennstoffzellenantrieb eine entscheidende Rolle spielen. Grund dafür sind die offensichtlichen Vorteile hinsichtlich Bauraum, 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 System- wirkungsgrades, der Sicherstellung der Lebensdauer und der Reduzierung der Kosten (total cost of ownership) geforscht. Im Projekt NextGenFCM fokussiert sich das Forschungsteam rund um Plastic Omnium  New Energies Wels 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 im Hinblick auf Modularisierbarkeit und Optimierungspotentiale analysiert. Die damit berechneten Brennstoffzellenleistungen wurden in weiterer Folge als Eingangsparameter für ein Brennstoffzellenmodell verwendet und verschiedene Kathodenkonfigurationen in der Simulation bewertet. Spezieller Fokus wurde hier auf die Auswirkungen einer zusätzlichen Turbine im Kathodenpfad zur Reduzierung der parasitären Verluste für die Luftverdichtung gelegt. Verglichen wurden dabei die erzielbaren Vorteile hinsichtlich Systemwirkungsgrad und Betriebskosten mit dem Defizit erhöhter 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 untersucht.

ISBN

1920-2323-23-1

Anzahl der Seiten

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