Stressfaktorbasiertes Alterungsmodell für Brennstoffzellen

Die vorliegende Arbeit entwickelt ein Modell zur Prognose der Alterung von PEM-Brennstoffzellen. Dafür werden zunächst die Stressfaktoren identifiziert, die maßgeblich die Alterung der Brennstoffzelle beeinflussen. Das Fraunhofer-interne Simulationstool IVIsion zur Bestimmung des Leistungsbedarfs von Fahrzeugen generiert die Eingangsdaten für das Modell. Aus den Strom- und Spannungsverläufen der Brennstoffzelle bestimmt das Modell die auftretenden
Stressfaktoren. Im Ergebnis liegt neben der Lebensdauer der Brennstoffzelle und die Degradationskurve vor. Damit kann die gealterte Polarisationskurve berechnet werden, um Simulationen mit gealterten Brennstoffzellensystemen durchzuführen. Validiert wird das Modell an Daten aus der Literatur. Dabei ist die Genauigkeit des Modells mit den bestehenden Modellen vergleichbar. Abschließend untersucht die Arbeit die Auswirkungen der Betriebsstrategie und der Fahrzeugkonfiguration auf die Brennstoffzellenalterung. Dabei werden zwei Parameter aus der Brennstoffzellen-Betriebsstrategie und ein Parameter aus der Traktionsspeicher-Betriebsstrategie mit signifikanten Einfluss identifiziert. Für die untersuchte Fahrzeugkonfiguration des 12m-Busses werden Grenzen der Brennstoffzellen-Leistung und der Traktionsspeicher-Kapazität bestimmt, ab der die Brennstoffzellen-Lebensdauer nicht maßgeblich verlängert wird.