Lebensdauerprognose von elektrochemischen Systemen unter besonderer Berücksichtigung von Brennstoffzellen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Lebensdauerprognose von Brennstoffzellen und Batterien. An Brennstoffzellensystemen werden Strominhomogenitätsmessungen durchgeführt und deren Abhängigkeit von verschiedenen Parametern untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass hauptsächlich die Feuchte die Stromverteilung in der Zelle beeinflusst. Durch Realisierung einer von Zelle zu Zelle wechselnden Gasversorgung verlaufen die Ströme im Brennstoffzellensystem homogener, da sich die Feuchte im System besser verteilt, dadurch die Membran leitfähiger wird und Strominhomogenitäten reduziert werden. Auf Basis des Brennstoffzellenmodells von Larminie und Dicks wird ein zeitabhängiges Lebensdauerprognosemodell entwickelt. Die Modellparameter werden Alterungsprozessen zugeordnet, sodass sich anhand der bei verschiedenen Betriebsarten auftretenden Änderungen der Parameter die Alterungsprozesse und damit die geschädigten Komponenten innerhalb der Brennstoffzelle ausfindig machen lassen. Ergebnis ist eine geschlossene Formel, mit welcher sich die Lebensdauer von Brennstoffzellen voraussagen lässt. Die Methode wird anschließend auf Batterien übertragen und für diese ebenfalls eine Formel zur Abschätzung der Lebensdauer entwickelt.