Influence of current harmonics on the degradation of the catalyst coated membrane in PEMFC

Abstract: Sjöfarten är idag dominerad av förbränningsmotorer som är beroende av fossila drivmedel. Elektrifiering är en av huvudstrategierna för att möjliggöra fossilfri energiförsörjning inom internationell sjöfart. Polymerelektrolytbränslecellen (PEMFC) omvandlar vätgas till elektricitet med hög verkningsgrad och är för närvarande kommersiellt tillgängligt upp till MW-skala för ett fartyg. Vätgas är en utmärkt energibärare för att tillgodose hög energidensitet hos ett fraktfartyg. Rippelströmmar från elkraftskomponenter påstås accelerera åldring av materialen i PEMFC och kan därför skapa negativa effekter över tid som påverkar livslängden av systemet.  De tillgängliga studier som utvärderar rippelströmmars påverkan på åldring i PEMFC är begränsade. Resultaten i dessa studier är tvetydiga och saknar tydliga kopplingar mellan rippelströmmarnas inverkan på åldringsfenomen, som på sikt kan påverka den tekniska livslängden. Målet med examensarbetet var att identifiera effekten av rippelströmmar på åldring av bränslecellen vid typiska körförhållanden för ett fraktfartyg. Tester genomfördes på en PEMFC genom att applicera en sinusformad (70 Hz, 50 % amplitud) rippelström på en dynamisk last som simulerar ett fraktfartyg. En konstant lastcykling vid 0.4 A/cm2 utfördes som ett komplement för att verifiera den dynamiska lastens inverkan på bränslecellen.  Alla tester resulterade i prestandaförluster både under den konstanta och dynamiska lasten, med eller utan rippelström. Men resultaten indikerade att effekten av en sinusformad rippelström inte orsakade någon signifikant åldring varken vid konstant respektive dynamisk lastcykel.