Auswirkungen von Stickoxidemissionen auf PEM-Brennstoffzellen

Die Kenntnis über den Einfluss von verkehrsbedingten Stickoxiden auf Polymer-Elektrolyt-Membran-(PEM)-Brennstoffzellen ist von großer Bedeutung, um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Brennstoffzellenfahrzeugen zu erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl der Schädigungsmechanismus als auch der Einfluss der Stickoxide NO und NO2 auf PEM-Brennstoffzellen unter realen Umgebungs- und Betriebsbedingungen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine vollständige Regeneration nach NOx-Kontamination nur unter schadgasfreier Luft stattfinden kann, die in städtischen Gebieten selten vorzufinden ist. Ein negativer Einfluss von NO konnte bereits bei einer Konzentration von 100 ppb beobachtet werden. NO führt im Vergleich zu NO2 zu wesentlich schnelleren Leistungsabfällen, sodass typische NO-Spitzen im Berufsverkehr die Brennstoffzellenleistung innerhalb weniger Minuten reduzieren können. Die Höhe des Leistungsverlustes hängt sowohl von der Platinbelegung als auch von einer belegungsabhängigen Änderung der Bindungsstruktur von NO an Platin ab. Eine schnelle Regeneration der Brennstoffzelle lässt sich durch Reduktion von NOx bei kurzen Betriebsphasen unterhalb von 0,3 V erzielen.

Autorentext

Ulrich Misz, Dr.-Ing.: Studium Umwelttechnik und Ressourcenmanagement an der Ruhr-Universität Bochum (NRW). Seit 2007 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT GmbH) in Duisburg. Seit 2011 Gruppenleiter Brennstoffzellenbetrieb in der Abteilung Brennstoffzellen- und Systemtechnik am ZBT.