Aufgabenstellung

Brennstoffzellen lassen sich am besten mit der Funktionsweise von Batterien vergleichen. Durch eine chemische Reaktion zwischen Anode und Kathode entsteht Energie. Chemische Reaktionspartner in der Brennstoffzelle sind Wasserstoff und Sauerstoff. Bei der PEM (Polymerelektrolytmembran) Technologie wird gasförmiger Wasserstoff (H2) als Brennstoff verwendet und mit Sauerstoff (O2) aus der Luft zu reinem Wasser umgesetzt. Als weitere Reaktionsprodukte in der Zelle entstehen Elektrizität und Wärme. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren, Kohlekraftwerken und Kernkraftwerken werden keine giftigen, radioaktiven oder klimaschädigenden Nebenprodukte erzeugt und ausgestoßen. Als Abfallprodukt entsteht lediglich Wasser. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass bei der Produktion des verwendeten Wasserstoffs nur regenerative Energien eingesetzt werden. Die Ruhespannung im Stromkreis der Brennstoffzelle beträgt 1,23 Volt. Um größere Spannungen zu erzeugen, werden Brennstoffzellen ähnlich wie Taschenlampenbatterien hintereinandergeschaltet und zu sogenannten „Stacks“ aufeinandergestapelt.

Lösungsansatz

Für jeden Brennstoffzellen-Stack werden jeweils drei Temperaturfühler benötigt. Diese werden in den sogenannten Medienadapterplatten verbaut. Diese Platten werden auf den PEM-Brennstoffzellen-Stacks installiert und dienen zur Medienverteilung und -überwachung. Die einzelnen Unterbaugruppen werden dann in Stackmodulen zusammengeführt. Zwei Temperaturfühler werden zur indirekten Überwachung der Kühlstrecke benötigt. Diese sind für die Temperaturerfassung des Kühlmittelkreislaufes zuständig (Vor- und Rücklauf). Ein weiterer JUMO-Sensor erfüllt eine sicherheitsrelevante Aufgabe und ist im Ausgangsstrom der Luftstrecke des Stackmoduls positioniert. Der Sensor erfasst dort die Temperatur der Reaktionsluft und deutet bei Überhitzung auf einen Durchströmungsstopp des Kühlmittels hin.

Projektergebnis

In den Brennstoffzellen der Proton Motor Fuel Cell GmbH werden JUMO VIBROtemp-Temperaturfühler verwendet. Diese Einschraubwiderstandsthermometer ermöglichen Temperaturmessungen in Nutzfahrzeugen, Baumaschinen, Landmaschinen, Motoren, Kompressoren und in der Bahntechnik. Durch den erschütterungsfesten Aufbau wird auch unter rauen Einsatzbedingungen eine hervorragende Langzeitstabilität erreicht. Im beschriebenen Applikationsbeispiel überwachen die Temperaturfühler zuverlässig Temperaturen bis zu 150 °C.