View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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10 Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel der 5 kW Klasse<br />
In diesem Kapitel erfolgt eine erste Leistungscharakterisierung des im Rahmen der hier vorgestellten<br />
Arbeit gebauten und in Betrieb genommenen Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapels.<br />
Der Zellstapel ist Gegenstand des vom Ministerium für Wissenschaft und Forschung des<br />
Landes Nordrhein-Westfalen geförderten Projektes „Auslegung eines kompakten PEFC-Stacks<br />
der 5 kW Klasse“. Die Auslegung des Zellstapels basiert auf den in den vorangehenden Kapiteln<br />
vorgestellten Ergebnissen. Da die Auslegung und die theoretischen Betrachtungen aufgrund<br />
des Projektplans zeitlich parallel verliefen, wurden nicht alle erarbeiteten konstruktiven<br />
und betriebstechnischen Optimierungsvorschläge technisch umgesetzt.<br />
Bild 10.1: Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel der 5 kW Klasse<br />
Bild 10.1 zeigt den aus 55 Zellen bestehenden Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel. Zellaufbau<br />
und -geometrie entsprechen den in Kapitel 3.1 beschriebenen Zellen mit Mäander-Strömungsstruktur.<br />
Um Wechselwirkungen unterschiedlicher Materialkombinationen untersuchen zu<br />
können, sind die einzelnen Zellen des Stapels aus Kombinationen unterschiedlicher Membran-<br />
Elektroden-Einheiten (MEAs) und Bipolarplattenmaterialien aufgebaut. Die 55 eingebauten<br />
MEAs teilen sich auf in 18 kommerzielle MEAs sowie 37 im Institut für Energieverfahrenstechnik<br />
der <strong>Forschungszentrum</strong> <strong>Jülich</strong> GmbH (FZJ) gefertigte MEAs. Die kommerziellen MEAs entsprechen<br />
den bei den Versuchen in Kapitel 4 verwendeten MEAs. Die im <strong>Forschungszentrum</strong><br />
<strong>Jülich</strong> hergestellten MEAs basieren auf eigengefertigten Gasdiffusionselektroden, die mit kommerziellen<br />
Membranen heißverpresst sind. Die Platinkatalysatorbeladung dieser MEAs liegt auf<br />
der Anoden- und Kathodenseite bei jeweils rund 0,8 mg/cm². Von den 55 Zellen bestehen 45<br />
Zellen aus Graphit-Composit-Bipolarplatten und 10 Zellen aus vergoldeten Titan-Bipolarplatten.<br />
Um unterschiedliche Strömungsverhältnisse innerhalb der Zellen zu vermeiden, ist die Geometrie<br />
der Bipolarplatten und der darin integrierten Strömungsstrukturen bei beiden Materialien
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