Einbaufertige Kühler für Brennstoffzellenapplikationen
Kurzschlüsse in Brennstoffzellen sicher verhindern!
Brennstoffzellen werden künftig einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele im Verkehrssektor leisten. Ein besonderes Augenmerk beim Betrieb von Brennstoffzellen muss dabei auf das Kühlmittel und den Kühlkreislauf gelegt werden.
Ca. 40% bis 60% der eingesetzten Primärenergie werden derzeit beim Betrieb von Wasserstoffbrennstoffzellen in Wärme umgewandelt. Diese Wärmeenergie muss mit Hilfe eines nicht leitfähigen Kühlmittels abgeführt werden. Steigt die Leitfähigkeit in diesem Kühlmittel so kommt es zu Kurzschlüssen im Brennstoffzellen-Stack. Eine kritische Erhöhung der Kühlmittelleitfähigkeit muss durch geeignete Komponentenauswahl sowie dem Einsatz eines Ionentauschers zuverlässig verhindert werden.
Mögliche Quellen für freie Ionen und damit eine Erhöhung der Kühlmittelleitfähigkeit sind Fertigungshilfsstoffe, die Kühlkreislaufkomponenten selbst oder auftretende Korrosion. Um einen störungsfreien Betrieb gewährleisten zu können, sollten deshalb möglichst inerte Komponenten ohne verbleibende Fertigungshilfsstoffe sowie geeignete Kühlmittel verwendet werden.
Der Kühler nimmt infolge seiner großen kühlmittelseitigen Oberflächen eine dominante Rolle im Kreislauf ein. Der Ioneneintrag in das Kühlmittel erfolgt durch fertigungsbedingte Rückstände auf den kühlmittelseitigen Oberflächen, durch Alterung von Kunststoffkästen und Dichtungen sowie durch Korrosion der metallischen Materialien.
Bild 1: Prototyp nach Qualitätsprüfung vor dem Einbau im Kühlkreislauf der Brennstoffzelle
Der TheSys-Veredelungsprozess für Brennstoffzellen-Kühler
TheSys hat ein Veredlungsverfahren zur Entfernung von Flussmittel in gelöteten Kühlern entwickelt. Nach dem Veredlungsprozess sind die Wärmeübertrager flussmittelfrei und können in direkten Kühlkreisläufen von Brennstoffzellen eingesetzt werden. Auch eine Deinonisierung von Prototypen mit sehr hohen Flussmittelgehalten ist möglich.
Bild 2: Kühlerlamelle mit starkem Flussmittelbelag
Zur Flussmittelentfernung und Deionisierung wird der Kühler mit einem spezifischen Reinigungsfluid bei optimierten Prozessparametern durchspült. Während der Veredlung erfolgt keine Korrosion an den benetzten Oberflächen. Im Anschluss an den Veredlungsprozess erfolgen auf individuellen Kundenwunsch hin eine Bestimmung der Flussmittelmenge oder auch weitere Qualitätsprüfungen.
Zur Qualitätskontrolle wird deionisiertes Wasser bei 60°C für 10 Minuten im Kühler zirkuliert. Nach 10 Minuten Zirkulation messen wir nach unseren bisherigen Erfahrungen Leitfähigkeiten im Bereich von 1µS/cm bis zu 2µS/cm im Wasser.
Brennstoffzellen-Kühler mit einer resultierenden Leitfähigkeit von 1µS/cm bis 5µS/cm
Auf Wunsch wählen wir den passenden Kühler für ihre spezifische Brennstoffzellen-Anwendung aus und beschaffen marktverfügbare Kühler. Wir liefern ihnen dann einbaufertige Kühler mit einer resultierenden Leitfähigkeit im Bereich von 1µS/cm bis 5µS/cm.