MA – Entwicklung eines Luftbefeuchtungssystems für PEM-Brennstoffzellen

Brennstoffzellensysteme finden bereits in verschiedenen mobilen Anwendungen Einsatz und leisten einen wichtigen Beitrag zur Umstellung auf eine nachhaltige Energieversorgung. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll auf Basis eines bestehenden Brennstoffzellenaufbaus am Fraunhofer IISB ein effizientes Betriebsverfahren für PEM-Brennstoffzellen untersucht werden. Dabei spielt die gezielte Befeuchtung der Kathodenseite eine entscheidende Rolle.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines regelbaren Befeuchtungssystems, das an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden kann und eine zuverlässige Vermeidung von Kondensation sicherstellt. Dazu ist ein Befeuchtungssystem für die Kathodenseite einer PEM-Brennstoffzelle zu konzipieren und aufzubauen. Das System soll so ausgelegt werden, dass es bei variierenden Durchflussmengen zuverlässig arbeitet. Zentrales Element ist die Entwicklung eines Regelkonzepts zur Steuerung der relativen Luftfeuchtigkeit, das auf Temperaturmessungen im Wasserbecken basiert und ein entsprechendes Berechnungsmodell nutzt. Darüber hinaus ist der Entwurf und die Integration einer Temperiereinheit zur gezielten Beheizung oder Kühlung des Wasserbeckens vorgesehen. Die Gesamtanlage soll eine präzise Regelung hinsichtlich Temperatur- und Feuchtesteuerung ermöglichen. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist der Vergleich verschiedener Geo­metrien für den Befeuchter. Dabei sollen sowohl theoretische Betrachtungen als auch ein experimenteller Aufbau zur Bewertung der jeweiligen Vor- und Nachteile erfolgen. Optional ist auch die Integration eines direkten Feuchte­sensors zur kontinuierlichen Überwachung des Systems vorgesehen.

Es wird eine Begeisterung für Brennstoffzellensysteme, Steuerungs- und Regelungstechnik vorausgesetzt. Dafür wird eine spannende Arbeit an einem realen Brenstoffzellensystem unter Betreuung von IISB-Experten angeboten, um neue Regelungsstrategien und Erkenntnisse über Brennstoffzellensysteme zu generieren.

Betreuer: Marco Wegener (IISB), Fabian Forster (IISB), Markus Meindl

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik

Frühest möglicher Beginn: sofort

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März