Übersicht
Im öffentlich geförderten Projekt HZwo-DigiTwin werden die Betriebsführung und Antriebskonzepte bestehend aus Brennstoffzellen-Stack und Batterie in Simulationsmodellen und Digitalen Zwillingen weiterentwickelt. Zu den aktuellen Hemmnissen, welche einer breiten Kommerzialisierung der
Wasserstofftechnik entgegenstehen, zählen u. a. die geringere Lebensdauer von Brennstoffzellen für dynamische Anwendungen (vgl. Automobil). Durch eine verbesserte, neu zu entwickelnde Betriebsführung von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen-Systemen sollen irreversiblen Schäden an Zellbestandteilen bzw. Leistungsverluste infolge einer schnell voranschreitenden Degradation an der Membran minimiert werden. Somit kann eine um bis zum Faktor 10 verminderte Lebensdauer im dynamischen Betrieb gegenüber der Anwendung in stationären Applikationen vermieden werden.
Motivation:
- Weiterentwicklung des „HZwo: OSCar“ als Open-Source-Experimentalplattform für PEM-Brennstoffzellen-Systeme
- Untersuchung der thermo-mechanischen Ausdehnung von Stacks im Betrieb
- Leistung eines Beitrages zur Erfüllung der nationalen Wasserstoffstrategie 2020 der Bundesrepublik Deutschland und bei dem Erreichen von Klimaneutralität in der EU bis 2045
Ziele:
- Erstellung von Mehrkörpersimulationsmodellen, elektrochemischen, CFD-Modellen und regelungstechnischen Modellen
- Kopplung der Teilmodelle zu modular ausgelegten Digitalen Zwillingen zur Erprobung von Betriebsführungsstrategien
- Validierung und Optimierung erstellter Modelle an Prüfständen und am Mock-Up-Fahrzeug „HZwo: OSCar“
- Entwicklung eines Condition-Monitoring-Systems mit dem Ziel der Lebensdauererhöhung von PEM-Brennstoffzellen in dynamischen Anwendungen
- Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, Betriebssicherheit und Nutzerakzeptanz der Brennstoffzellentechnologie
Laufzeit: 01.02.2023 bis 31.01.2025
Förderung und Projektträger: BMWK: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz / PtJ: Projektträger Jülich
Partner:
Konsortialleitung: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU,
ICM – Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V., Albert Schmutzler Schnitt- und Stanzwerkzeuge, HQM Induserv GmbH, Capgemini Deutschland GmbH
Assoziierter Partner: Proton Motor Fuel Cell GmbH
Ansprechpartner: Rico Löser, Rico.Loeser@iwu.fraunhofer.de
Links zur Projekthomepage: https://www.xeidana.de/de/forschung/hzwo-digitwin.html