Bastian Rüppel

Dieses Projekt zielt darauf ab, die industrielle Entwicklung von BZ-Technologie durch fein aufeinander abgestimmte Entwicklungen in Modellierung (Simulation) und Brennstoffzellen-Pru¨ftechnik (Experiment) zu beschleunigen. Die Modellierung muss skalenu¨berbru¨ckend sein und die Kopplung der Komponenten in der MEA abbilden. Die Pru¨ftechnik muss in der Lage sein, Randbedingungen der Simulation dynamisch im Experiment aufzuprägen und die Reaktion des Testobjekts dynamisch zu erfassen und in die Simulation zurückzugeben. Die Resultate aus diesem Zusammenspiel sollen die Industrie, insbesondere Schaeffler, befähigen, auf verkürzter Zeitskala eine bessere Qualität in der (A) Analytik und Interpretation von Messergebnissen (Auswirkungen von MEA-Ergebnissen auf das System), (B) Erfassung von Messdaten im dynamischen Betrieb (schnelle Messung, Erfassung und Auswertung transienter Betriebszustände), (C) Entwicklung optimierter Pru¨froutinen (standardisiert, gerafft, aussagekräftig) zu erreichen. Anders zusammengefasst generiert das Projekt inhaltliches Wissen zum Material- und Alterungsverhalten, insbesondere für die Kernkomponente MEA. Dieses für verschiedene Materialien und unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen gewonnene Wissen wird in Materialmodellen verarbeitet, zum Zweck der gezielten Modellerweiterung und -verfeinerung und für die Parametrisierung und Erprobung der Modelle. Damit verbunden wird ein methodischer Fortschritt erzielt, welcher erweiterte Simulationsmöglichkeiten zu einer vollumfänglichen Beschreibung und Vorhersage des Betriebs- und Alterungsverhaltens von Brennstoffzellensystemen ermöglicht. Die gewonnenen Kenntnisse und der praktische Fortschritt können direkt in der Auslegung von Brennstoffzellensystem eingesetzt werden. Ein weiterer methodischer Fortschritt wird erreicht in der effizienten Prüfung von Brennstoffzellensystemen und Teilkomponenten im Entwicklungsprozess.

Auch im Bereich der Off-Highway-Anwendungen (z.B. Baumaschinen, Tagebau) besteht eine Notwendigkeit defossiler Antriebe zur Erreichung der Klimaziele. Mit besonderen Anforderungen an Energiedichte, Robustheit und Laufzeit bieten sich hier als kurzfristig realisierbare Lösung Wasserstoffmotoren an. Die Eignung verschiedener Einblase- und Zündkonzepte für solche Motoren ist eine offene Fragestellung, derer sich das Projekt annimmt. Mit optischen Messtechniken werden Konzepte zur Saugrohr- und Niederdruck-Direkteinblasung quantitativ hinsichtlich Gemischbildung verglichen und der Einfluss des Einblasesystems (Fokus: Injektor) bewertet. Darüber hinaus erfolgt mit dem Ziel einer nahezu emissionsfreien Verbrennung eine Untersuchung der Zündung mit einer aktiv gespülten Wasserstoff-Vorkammer, um Magerbetrieb und damit die Vermeidung von Stickoxid-Emissionen zu ermöglichen. Komponenten der Einblase- und Zündsysteme sowie Untersuchungsmethodiken werden im Projekt spezifisch entwickelt.