OpenSource Plattform
OSS 1.0
Open Source Stack OSS 1.0
Die erste Entwicklung eines quelloffenen Brennstoffzellenstacks für die Kommunikation mit Partnern und Interessierten, welcher die diversen Bautteile darstellt. Außerdem werden die dirversen Herausforderungen an die verschiendenen Komponenten anschaulich dargestellt und laden zur diskussion über mögliche Lösungsansätze ein.
Aufbau:
Forschungsprojekte:
Der OSS 1.0 wurde im ForschungsprojektHZwo:STACK - Großserientaugliche PEM-Brennstoffzellenmodule entwickelt.
OSS050
Open Source Stack OSS050
Bei dem Open Source Stack OSS050 handelt es sich um die zweite Stackentwicklung der Professur, ausgelegt für mittlere Stomdichten bis 2 A/cm² Mit einer Aktivfläche von 50 cm² ist er sehr gut geeignet für grundlegende Untersuchungen von Materialeigenschaften, Flussfeldstrukturen, Membrananalysen und den Einflus von Fertigungsmethoden.
Der Aufbau basiert auf der Dissertation von Dr. Nico Keller einsehbar in der Universitätsbibliothek.
Grundlegende Zelleigenschaften:
- Aktivfläche: 50 cm²
- maximale Zellanzahl: 60
- maximale Leistung: 1 kW
- maximaler Strom: 150 A
Aufbau:
Mit dem OSS050 umgesetze Forschungsprojekte:
OSS100
Open Source Stack OSS100
Der Open Source Stack OSS100 stellt mit 100 cm² Aktivfläche die erste Skalierungsstufe nach dem OSS050 im Baukastensystem der Forschungsplattform dar. Durch die Vergrößerung der aktiven Fläche und die damit verbundene Erhöhung der maximalen Stackleistung erweitern sich die Anwendungsbereiche beispielsweise auf Energiesysteme und Leichtkraftfahrzeuge. Der einfache modulare Aufbau erlaubt die Erprobung neuer Fertigungsprozesse und Materialien, wobei im Gegensatz zum OSS050 die Skalierung der Technologie auf eine Serienreife verstärkt betrachtet werden kann. Der OSS100 bietet damit den Übergang von der Grundlagenforschung zur Industrialisierung von PEM-Brennstoffzellen.
Grundlegende Zelleigenschaften:
- Aktivfläche: 100 cm²
- maximale Zellanzahl: 120
- maximale Leistung: 10 kW
- maximaler Strom: 250 A
Mit dem OSS100 umgesetze Forschungsprojekte:
OSS300
Open Source Stack OSS300
Der Open-Source-Stack OSS300, mit einer Aktivfläche von 300 cm², bildet eine skalierbare und flexible Testplattform, speziell konzipiert für die Entwicklung und Validierung von Einsatzszenarien mit hohen elektrischen Strömen. Besonders hervorzuheben ist die gezielte Optimierung des Stack-Designs für thermische Analysen. Diese Eigenschaft macht den OSS300 zu einem Werkzeug zur Untersuchung des Kaltstartverhaltens von Brennstoffzellen-Systemen - einer entscheidenden Herausforderung bei der Anwendung in kalten Klimazonen oder nach längeren Stillstandszeiten.
Darüber hinaus dient der OSS300 als ideale Plattform zur systematischen Optimierung von Kaltstartprozessen. Durch die Möglichkeit, verschiedene Startstrategien, Druckverhältnisse, Feuchtigkeitsmanagement-Methoden unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen zu testen, können wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden. Diese ermöglichen eine signifikante Verbesserung der Effizienz, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Brennstoffzellen-Systemen.
Wie alle Komponenten der OS-Familie ist auch der OSS300 modular und an die individuellen Anforderungen des Anwenders anpassbar. Dadurch eignet er sich nicht nur für die Forschung und Entwicklung, sondern auch für vielfältige Anwendungsbereiche in der Industrie und im Prototyping.
Grundlegende Zelleigenschaften:
- Aktivfläche: 300 cm²
- maximale Zellanzahl: 40
- maximale Leistung: 25 kW
- maximaler Strom: 800 A
Mit dem OSS300 umgesetze Forschungsprojekte:
OSSys
1 kW Testsystem
Open Source 1 kW Testsystem
Das 1 kW-Brennstoffzellen-Testsystem OSSys wurde mit dem Ziel entwickelt, unterschiedliche Systemtopologien und Komponenten von PEM-Brennstoffzellensystemen unter reproduzierbaren Bedingungen untersuchen und miteinander vergleichen zu können. Ausgangspunkt war die hohe Vielfalt möglicher Anwendungen und die damit verbundenen unterschiedlichen Anforderungen an Leistung, Effizienz, Lebensdauer und Systemintegration. Auf Basis der Open Source Stack (OSS)-Plattform entstand hierfür ein modular aufgebautes Gesamtsystem, das eine flexible Anpassung der Anoden-, Kathoden- und weiterer Balance-of-Plant-Komponenten ermöglicht. Dadurch können verschiedene Komponenten, Verschaltungen und Betriebsstrategien innerhalb einer weitgehend gleichbleibenden Testumgebung experimentell untersucht werden. Ein besonderer Entwicklungsschwerpunkt liegt auf der Analyse unterschiedlicher Wasserstoffrezirkulationskonzepte sowie deren Wechselwirkungen im Gesamtsystem. Das OSSys schafft damit eine offene und erweiterbare Forschungsplattform für die systematische Weiterentwicklung von PEM-Brennstoffzellensystemen.
Grundlegende Systemeigenschaften:
- Strom: 0 - 200 A
- Spannung: 0 - 80 V
- Durchfluss Anode: 8 - 34 Nl/min (mit aktiver Rezirkulation)
- Durchfluss Kathode: 5 - 250 Nl/min
- Zellspannungsüberwachung bis 72 Zellen
Systemaufbau:
Forschungsprojekte:
Das Testsystem wurde im Projekt HZwo:SuSyMobil entwickelt.
OSSEL
Elektrolysezelle
Open Source Elektrolysezelle
Derzeit wird eine PEM-Elektrolysezelle in aktiver Entwicklung vorangetrieben, hauptsächlich durch studentische Forschungsarbeiten. Basierend auf dem Verspannsystem des OSS050 ist die Zelle für Betriebsdrücke bis zu 8 bar ausgelegt und zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus. Ziel ist die Schaffung eines robusten Testsystems, das die Evaluation verschiedener Elektrolysekomponenten ermöglicht - darunter Membranen, Elektroden, Transportschichten und Bipolarplatten. Durch die modulare Bauweise können neue Materialien und Konzepte effizient getestet und optimiert werden. Die Zelle bietet eine wertvolle Plattform für Forschung, Lehre und Innovation im Bereich der PEM-Elektrolyse.
