Ziel des Projekts ist eine Reduzierung der Kosten für die Sensoren bei gleichzeitiger Erhöhung der Brennstoffzellen-Lebensdauer. (Bild: Mann+Hummel)
Im Rahmen des Projekts ISAAC zielen die beteiligten Unternehmen auf die Optimierung des Leistungs-Lebensdauer-Verhältnisses von Brennstoffzellen für Nutzfahrzeuge. ISAAC steht für die Entwicklung eines Sensor-Arrays für Schadgas-adsorbierende Kathodenluftfiltersysteme im Rahmen der deutsch-chinesischen Kooperation und wird im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit rund 840.000 Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert.
Mit dem Projekt habe man insbesondere den chinesischen Markt im Auge, heißt es bei Mann+Hummel. Der Zulieferer arbeitet in einem Konsortium mit zwei weiteren Partnern an einem Sensor-Array für den Kathodenpfad, das die Sättigung der verwendeten Aktivkohlen und den beginnenden Durchbruch von Schadgasen anzeigt.
Entscheidend ist die Sauberkeit der Kathodenluft
„Die Lebensdauer einer PEM-Brennstoffzelle hängt unter anderem von der Sauberkeit der Kathodenluft im Katalysator ab“, erklärt Michael Harenbrock, Principal Expert Electric Mobility bei Mann+Hummel. „An der platinbeschichteten Kathode wird Sauerstoff reduziert, doch auch stickstoff- oder schwefelhaltige Gase binden sich an die Platin-Partikel. Dadurch blockieren sie den Katalysator und beeinträchtigen so die Leistung der Brennstoffzelle.“ Wirksamen Schutz können speziell auf solche Schadgase angepasste Aktivkohlefilter bieten, die diese selektiv absorbieren, aber lediglich über eine begrenzte Speicherkapazität verfügen. Erfahrungswerte für empfohlene Zeitintervalle von Filterwechseln wie bei Verbrennungsmotoren gibt es bei der jungen Brennstoffzellentechnologie aber noch nicht, so Harenbrock.
Das Duisburger Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) entwickelt ein Durchbruchsensor-Array auf Basis gassensitiver Oberflächen für den automobilen Einsatz bei wechselnden Umgebungsbedingungen und einer darauf angepassten intelligenten Signalauswertung. Das fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie in Schwäbisch Gmünd liefert die Sensorschichten, die sensitiv und selektiv auf ausgewählte Schadgase beziehungsweise Gemische reagieren. Die Aufgabe des Ludwigsburger Zulieferers liegt neben der Entwicklung von speziell auf die Schadgasprofile angepassten Kathodenluftfilter-Medien in der Integration des Arrays in den Kathodenluft-Pfad, so Harenbrock, der das Ziel erläutert: „Am Ende steht ein Prototyp, der dann noch bis zur Serienreife gebracht werden muss.“
Wie Mann+Hummel mitteilt, ist Zweck der staatlichen Förderung die wettbewerbsfähige Etablierung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie im Verkehrssektor – und damit eine Stärkung der heimischen Wirtschaft. Von besonderer Bedeutung sei deshalb die Verzahnung mit einem vom chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MoST) geförderten Schwesterprojekt in China. Partner auf chinesischer Seite sind die Tongji-Universität in Shanghai, Mann+Hummel China sowie ein OEM-Partner für Felderprobungen.