Robuste Auslegung von mobilen Brennstoffzellensystemen

Fahrzeugantriebe mit Brennstoffzellen gelten als vielversprechender Ansatz für emissionsfreie Mobilität. Einer breiten Markteinführung stehen heute unter anderem noch die hohen Systemkosten entgegen, die häufig aus einer Überdimensionierung der Systemkomponenten hervorgehen. In dieser Arbeit erfolgt eine ganzheitliche und kostenoptimale Auslegung des Brennstoffzellensystems auf die typischen Fahrleistungen konventioneller Fahrzeuge. Ausgehend von kritischen Kühlgrenzfällen wird gezeigt, dass die heutige Mobilität in allen Fahrzeugklassen mit der Brennstoffzellentechnologie uneingeschränkt umgesetzt werden kann - auch unter Berücksichtigung der auftretenden Parameterunsicherheiten. Bei der Systemauslegung sind inbesondere die Wechselwirkungen zwischen dem Wasserhaushalt der Brennstoffzellenmembran, der Versorgung der Kathodenkatalysatorschicht mit Sauerstoff und der Betriebstemperatur zu berücksichtigen. Diesbezüglich wird ein Modellierungsansatz vorgestellt, der auch den Einfluss unterschiedlicher Kathoden-Flowfields berücksichtigt.