Verbundvorhaben: Identifizierung von Degradations-Mechanismen und Entwicklung von Methoden zur Lebensdauervorhersage bei PEMEL-, AEL- und HTEL-Elektrolyseuren; Teilvorhaben ZBT TP2: PEM-Wasserelektrolyse

Abstract

Die ursprüngliche Aufgabenstellung bestand darin, Degradationsmechanismen von PEMEL-Zellen und -Kurzstapeln systematisch zu untersuchen und darauf aufbauend Methoden zur Lebensdauervorhersage zu entwickeln. Im Fokus standen der Aufbau eines Mehrfachteststands für parallele Alterungsversuche, beschleunigte Alterungstests an kommerziellen Stapel und experimentellen Zellen sowie Post-Test-Analysen gealterter Komponenten. Ergänzend wurde ein am ZBT vorhandenes künstliches neuronales Netz weiterentwickelt, um aus Messdaten und Betriebsparametern die Degradation einzelner Komponenten und die Gesamtlebensdauer der PEMEL abzuleiten. Damit verknüpfte das ZBT experimentelle Alterungsdaten mit datengetriebener Modellierung. Angeknüpft wurde an den Stand von Wissenschaft und Technik, wonach für PEM-Elektrolyseure bereits einzelne Degradationseffekte, etwa Membranalterung und Katalysatordegradation, bekannt waren, welche für belastbare Lebensdauer-vorhersagen jedoch nicht ausreichten. Beschleunigte Alterungstests galten dabei als zentrale Voraussetzung für eine zeit- und kosteneffiziente Bewertung. Zugleich war der Einsatz künstlicher neuronaler Netze (KNN) zur empirischen Lebensdauerprognose von PEMEL noch wenig entwickelt. Das ZBT konnte daher auf eigene Vorarbeiten zu Alterungsprotokollen und KI-gestützten Auswerteansätzen aufbauen. Der wissenschaftlich-technische Neuansatz bestand darin, durch parallelisierte Versuche unter variierenden Betriebsbedingungen eine breitere Datenbasis für verallgemeinerbare Degradations- und Lebensdauerprognosen zu schaffen.