IMPCELL

Nutzung der Impedanzanalyse als Diagnosemethode im Betrieb von Brennstoffzellensystemen

Die aktuellen Bemühungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen im Transportsektor müssen weiter verstärkt werden um die global definierten Klimaziele erreichen zu können. In diesem Zusammenhang bieten Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) ein erhebliches Potenzial als saubere und nachhaltige Alternative zu konventionellen Verbrennungsmotoren, insbesondere für Anwendungen, die hohe Reichweiten und Leistungen benötigen.

Um jedoch FCEVs wettbewerbsfähig weiterzuentwickeln, müssen auch geeignete Onboard-Diagnoseinstrumente für den Brennstoffzellenstack entwickelt werden. In diesem Zusammenhang stellt die Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) eine vielversprechende Diagnosemethode dar. Insbesondere die leichte Integrierbarkeit der EIS in die bestehende Fahrzeuginfrastruktur von FCEVs wird hierbei als ein entscheidender Vorteil dieser Methode angesehen. Jedoch steht die Implementierung der EIS als OnBoard-Diagnosewerkzeug noch vor einigen Herausforderungen, die genauer evaluiert und noch besser verstanden werden müssen. Daher sollen in diesem Projekt moderne EIS-Verfahren insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Signal zu Rausch Verhältnisses und Frequenzbereichs evaluiert werden, damit die Anforderungen und Limitierungen der unterschiedlichen Methoden untereinander verglichen werden können. Zudem soll der Einsatz verschiedener Datenanalysemethoden, wie z.B. modellbasierter oder modellfreier Ansätze, systematisch analysiert werden. Basierend auf der Bewertung der Mess- und Analysemethoden sollen in einem zweiten Schritt relevante Implementierungsoptionen identifiziert und evaluiert werden. Hierbei soll unter anderem der mögliche Einsatz von schneller und hochauflösender Messtechnik, modernen Leistungselektroniksystemen und Signalgeber beurteilt werden. In einem abschließenden Schritt sollen spezifische Leistungskennzahlen entwickelt werden, um eine systematische Analyse und einen Vergleich der verschiedenen Implementierungsoptionen durchzuführen.

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. André Leonide (H2Ohm Institut)

Bearbeitung: Mertkan Özcan, M.Eng.; Omar Elattar, M.Sc.; Josef Knoblach, M.Eng.

Projektpartner: Prof. Dr.-Ing. Armin Dietz (H2Ohm Institut) und Prof. Dr. Sc. ETH Zürich Marcelo Lobo Heldwein (TU München)

Gefördert durch: FVV e.V.

Zeitraum: 01.01.2024 bis 30.06.2025