In Zusammenarbeit zwischen dem wbk Institut für Produktionstechnik und dem TFT Thin Film Technology des Karlsruher Instituts für Technologie sowie dem assoziierten Partner cellcentric wurde im Vorhaben eine bedarfsgerechte Konditionierungsstrategie in der hochvolumigen Membrane Electrode Assembly (MEA)-Fertigung simulationsgestützt untersucht. Gegenüber einer konventionellen Klimatisierung sollen durch die lokale Klimatisierung in kritischen Produktionsschritten Ressourcen geschont und die Wirtschaftlichkeit optimiert werden.
Am TFT wurden das Sorptions- und Desorptionsverhalten der Catalyst Coated Membrane (CCM) bei verschiedenen klimatischen Umgebungsbedingungen analysiert und mit einer reinen Membran verglichen. Makroskopisch wurden am wbk die dimensionalen Änderungen und die mechanischen Eigenschaften der CCM ebenfalls in Abhängigkeit von klimatischen Umgebungsbedingungen charakterisiert. Unter Berücksichtigung der spezifischen Materialkennwerte wurde ein Simulationsmodell der verschiedenen Produktionsschritte erarbeitet. Mithilfe der Finite-Elemente-Methode wurden die feuchtigkeitsinduzierten Spannungen und Verformungen der CCM unter verschiedenen Konditionierungsstrategien analysiert. Darüber hinaus wurde der Einsatz terahertzstrahlungsbasierter Sensorik zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Membran untersucht. Des Weiteren wurden die Simulationsergebnisse gemeinsam mit der Kinetik der Wasseraufnahme der CCM in ein Metamodell überführt, um eine Vorgehensweise zur klimaadaptiven MEA-Fertigung abzuleiten.
