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Fluid Management component improvement for Back up fuel cell systems

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Neue Verbesserungen sichern den Betrieb von Brennstoffzellen  

Während die Leistung von Brennstoffzellen im Laufe der Zeit immer besser wird, ist das bei der Haltbarkeit und der Leistung von Hilfsgeräten, die einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten sollen, leider nicht der Fall. Verbesserungen bei Eigenbedarfskomponenten (Balance-of-Plant, BoP) könnten eines Tages dafür sorgen, dass mit Brennstoffzellenenergiesystemen Stromausfälle in betroffenen Regionen in Afrika, der EU und den Vereinigten Staaten vermieden werden. 

Energie

Backup-Brennstoffzellen-Systeme liefern Strom bei Ausfällen. Dies ist eine große Herausforderung, vor allem für die Eigenbedarfskomponenten dieser Systeme. Diese Komponenten müssen unter schwierigen Betriebsbedingungen wie extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und Staub, für Ausfallzeiten von etwa 1.000 Stunden im Jahr zuverlässig funktionieren. Derzeitige BoP-Komponenten sind nicht eigens für Brennstoffwellensysteme ausgelegt, was die Zuverlässigkeit des gesamten Brennstoffzellensystems im Falle eines Stromausfalls verringert. Technologische Verbesserungen bei Eigenbedarfskomponenten im Rahmen des EU-geförderten Projekts FLUMABACK (Fluid management component improvement for back up fuel cell systems) sollten wichtige Verbesserungen der Leistung der Komponenten sowie des gesamten Systems ermöglichen. Das Team konzentrierte sich auf die Leistungsoptimierung für Luftgebläse, Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse, Befeuchter und Wärmetauscher in Hinblick auf die Stapelanforderungen. Alle Komponenten wurden optimiert, um eine Betriebsdauer von 10.000 Stunden zu erreichen, ohne dass zusätzliche Wartung notwendig ist. Allerdings ist noch eine Feinabstimmung aller Systemkomponenten erforderlich, um den optimalen Betrieb des gesamten Brennstoffzellensystems sicherzustellen. Entwickelt wurden zwei verschiedene Systeme mit Nennleistungen von 3 kW und 6 kW, und die entsprechenden BoP-Komponenten eigenen sich für beide Systeme. Die Projektmitglieder führten anhand von Prototypen der neu entwickelten BoP-Komponenten zahlreiche Tests an diesen Systemen durch. Für beide Brennstoffzellensysteme wurden die wichtigsten Anforderungen und Benchmarks erfüllt, die Integration der Komponenten war also erfolgreich. Höhere Effizienz und geringere Kosten sind die wichtigsten Vorteile der neuen Brennstoffzellen. Die experimentelle Prüfung der Systeme lieferte Daten für die Entwicklung eines numerischen Modells der Komponenten und des gesamten Brennstoffzellensystems. Dieses Modell bietet die Möglichkeit, das System unter bestimmten Bedingungen und für verschiedene Betriebssysteme zu testen. Durch Verbesserungen bei der Konstruktion und dem Betrieb von BoP-Komponenten in Backup-Brennstoffzellensystemen trägt FLUMABACK dazu bei, Zuverlässigkeitsprobleme zu überwinden, die die Marktakzeptanz von Brennstoffzellen behindert haben. Mit Ausnahme von Backup-Brennstoffzellensystemen für Stromanwendungen, werden die Verbesserungen auf Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge und die Erzeugung von Wärme und Strom im kleinen Maßstab zielen.  

Schlüsselbegriffe

Brennstoffzellen, Anlagenperipherie, Strom, Stromausfall, FLUMABACK  

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