Die Forschung an Brennstoffzellenantriebssystemen am Lehrstuhl Fahrzeugantriebssysteme wird bestimmt durch die Synergie sowohl mit Verbrennungsmotoren, als auch mit den betriebsstrategischen Erfordernissen von Hybridantrieben.
Wie bei Verbrennungsmotoren ist der Luftpfad eines Brennstoffzellenantriebssystems eine der leistungsbestimmenden Teilsysteme. Dem Brennstoffzellenstack müssen, abhängig von der gewünschten elektrischen Leistungsabgabe, große Luftmassenströme zugeführt werden. Der Frischluftmassenstrom muss sehr sorgfältig gereinigt und z.B. hinsichtlich Feuchtegehalt konditioniert werden. Auf der anderen Seite müssen aus dem Brennstoffzellenstack große Abgasmassenströme abgeführt werden. Diese bestehen im Wesentlichen aus Stickstoff und Wasserdampf. Ein Auskondensieren des in der Brennstoffzelle bei der chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Luftsauerstoff entstehenden Wassers muss dabei soweit als möglich vermieden werden.
Die Betriebsstrategie eines Brennstoffzellenantriebssystems ist recht ähnlich zu der eines seriellen Hybridantriebes (z.B. batterieelektrischer Antrieb mit Range Extender), da die Brennstoffzelle möglichst stationär elektrische Leistung erzeugt (im Prinzip wie ein Range Extender), die - je nach Auslegung der Leistungselektronik - entweder ganz oder teilweise direkt der Antriebseinheit zugeführt wird, bzw. zum Aufladen der Pufferbatterie dient. Mittlerweile werden sogar Plug-In-Systeme verfolgt, bei denen die Ähnlichkeit der betriebsstrategischen Herausforderungen noch ähnlicher der von Plug-In-Hybriden mit Verbrennungsmotoren ist.
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Hans-Jürgen Berner
Dipl.-Ing.Bereichsleiter Thermodynamik und Brennverfahren
[Foto: Hans-Jürgen Berner]