Alternative Antriebe: Forschung treibt Brennstoffzelle voran

Die Brennstoffzelle als Energiequelle für Autos hat weiterhin ein großes Potenzial. Doch an den Schwachpunkten muss noch gearbeitet werden, bevor die Wasserstoffbetankung Serienreife erlangt: ein flächendeckendes Tankstellennetz, eine Verringerung der Kosten und eine Verlängerung der Lebensdauer auf mehr als 5 000 Stunden. Mit Letzterem hat sich Konstantin Jonas in seiner Doktorarbeit am Institut für Energietechnik der TU Dresden beschäftigt.

Der Maschinenbauingenieur hat eine Methode entwickelt, wie Alterungsprozesse der Zellen während eines Praxistests mit einer kleinen Fahrzeugflotte ausgewertet werden können. Mit seiner Neuheit konnte Jonas Volkswagen bereits überzeugen. Der Wolfsburger Automobilhersteller nutzt jetzt seine Entwicklung für die Analyse der eigenen Brennstoffzellen-Fahrzeugflotte.

Ein anderer Weg

Um herauszufinden, welche Alterungsprozesse einer Brennstoffzelle zusetzen, und wie verschiedene Betriebsstrategien ihre allmähliche Degradation beeinflussen, werden üblicherweise über längere Zeit Messdaten im Labor aufgenommen. Jonas ging einen anderen Weg: Für seine Arbeit konzentrierte er sich auf Daten, die bei früheren Tests mit Kleinflotten von Brennstoffzellenbussen aufgenommen worden waren. Für diese Daten entwickelte er eine Methodik, wie sie hinsichtlich der Alterung der Brennstoffzellen ausgewertet werden können. Auch eine on-board-Auswertung bei zukünftigen Testfahrten ist mit seiner Methode möglich, da sie sich auf ein komplexes mathematisch- physikalisches Modell einer Brennstoffzelle mit ihren verschiedenen Komponenten Membran, Elektrokatalysatoren und der Gasdiffusionsschicht stützt. Eine eigens dafür programmierte Optimierungsroutine gleicht die Alterungsparameter des Modells mit den vorhandenen Messdaten ab. Der Alterungsfortschritt lässt sich so anhand der einzelnen Parameter bestimmen und auch feststellen, welche Komponenten es in der Praxis sind, die die Brennstoffzellen am schnellsten altern lassen.