View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.4 Weiterführende Charakterisierung 77
Obwohl ein ähnlicher Trend in der Änderung der Stromdichteverteilung in den Bildern 4.13 und
4.14 zu erkennen ist, zeigen sich teilweise deutliche lokale Unterschiede zwischen den beiden
Messmethoden. Diese Unterschied lassen sich auf mehrere Ursachen zurückzuführen:
- Das passive Widerstandsnetzwerk ermittelt die Stromdichteverteilung in der Ebene
zwischen End- und Bipolarplatte. Diese Stromdichte kann aufgrund von lateralen Ausgleichsströmen,
die in der unsegmentierten Diffusionsschicht und Bipolarplatte fließen,
von der an der Membran vorherrschenden Stromdichteverteilung abweichen (siehe Kapitel
3.5.1). Im Unterschied dazu umfasst die mittels Magnetotomographie rekonstruierte
Stromdichte eine in Abhängigkeit der Diskretisierung über Membran, Diffusionsschicht
und Bipolarplatte gemittelte Stromdichteverteilung.
- Das bei der Magnetotomographie verwendete Regularisierungsverfahren zur Stabilisierung
des schlecht gestellten Gleichungssystems führt zu einer Glättung der rekonstruierten
Stromdichteverteilung.
- Beide Messmethoden enthalten unterschiedliche Messfehler. Bei Variation der Betriebsparameter
verstärken Rückwirkungen auf die Messapparatur die Messfehler des passiven
Widerstandsnetzwerks zusätzlich, während die Messfehler der Magnetotomographie
in diesem Fall unbeeinflusst bleiben.
Die präsentierten Rekonstruktionen beschränken sich auf Differenzrekonstruktionen. Die auf
den gleichen Algorithmen basierenden Absolutrekonstruktionen gestalten sich derzeit aus
unterschiedlichen Gründen noch schwierig. Zum einen bedingen systematische Messfehler
durch die Verkippung und Verdrehung der Sensorelemente (siehe Kapitel 3.5.2) sowie eine zu
grobe Modellierung der Stromzuführung inklusive Kurzschlussbrücke große Fehler bei der
Berechnung der Stromdichteverteilung. Zum anderen bergen kleine Positionsänderungen der
Stromschienen, wie sie beim Umbau der Messapparatur für die Kurzschlussbrückenmessung
auftreten können, große Fehlerquellen.
4.4 Weiterführende Charakterisierung
4.4.1 Dichtungsscreening
Die Arbeit fokussiert auf Eignungstests unterschiedlicher Dichtungsmaterialien für den Einsatz
in Brennstoffzellen. Als Dichtung zwischen Bipolarplatte und MEA werden Flachdichtungen aus
verschiedenen Materialien untersucht. Das Dichtungsscreening basiert auf Druckhaltetests.
Untersucht werden Flachdichtungen aus:
- Polytetrafluorethylen (PTFE)
- AFM 34 ® , Firma Reinz (Aramidfasern in NBR gebunden, asbestfrei)
- Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
- Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)
Die Tests entsprechen den in Kapitel 3.3 beschriebenen Druckhaltetests, bei denen beide Gasräume
der Brennstoffzellen mit Stickstoff mit einem Druck von 2 bar beaufschlagt werden.