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Konzepte für stabilen Anodenbetrieb in automobilen PEM-Brennstoffzellensystemen

Printausgabe
EUR 45,80

E-Book
EUR 32,00

Konzepte für stabilen Anodenbetrieb in automobilen PEM-Brennstoffzellensystemen

Dirk Jenssen (Autor)

Vorschau

Leseprobe, PDF (720 KB)
Inhaltsverzeichnis, PDF (590 KB)

ISBN-13 (Printausgabe) 9783736998995
ISBN-13 (E-Book) 9783736988996
Sprache Deutsch
Seitenanzahl 162
Umschlagkaschierung glänzend
Auflage 1.
Erscheinungsort Göttingen
Promotionsort Braunschweig
Erscheinungsdatum 06.11.2018
Allgemeine Einordnung Dissertation
Fachbereiche Ingenieurwissenschaften
Schlagwörter Anodenkonzept, PEM-Brennstoffzelle, Automobil, Hybridfahrzeug, Stabilität, Betriebsweise, Elektrofahrzeug, Wasserstoff, Wasserstoffrezirkulation, Überschussrate, Anodendesign, Strahlpumpe, Geregelte Strahlpumpe, Anodenkaskadierung, Stapelteilung, Stabilitätskriterium, Wassermanagement, Flüssigwasseraustrag, Flüssigwassertransport, Kapillarkraft, Stromdichteverteilung, Zellspannungsmessung, Zellgüteindex, CFD-Simulation, Brennstoffzellenmodell, Modellierung, Konstruktion, Seitenkanalgebläse, Druckverlust, Betriebsbereich
Beschreibung

Dirk Jenssen zeigt in dieser Arbeit neuartige Systemkonzepte, mit denen sich ein stabiler Anodenbetrieb in einem PEM-Brennstoffzellensystem darstellen lässt. Das Anodenwassermanagement hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Betriebsstabilität und Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels. Experimentelle Untersuchungen und Simulationen zeigen die Betriebsgrenzen des Brennstoffzellenstapels auf. Ein Stabilitätskriterium zur Beschreibung eines effektiven anodenseitigen Flüssigwasseraustrags wird identifiziert und validiert. Die Anodenkaskadierung dient dazu, die rezirkulierte Wasserstoffmenge absenken zu können, ohne die Betriebsgrenzen des Brennstoffzellenstapels zu missachten. Dabei haben die Art der Teilung und die Anzahl der Stufen einen Einfluss auf die rezirkulierte Wasserstoffmenge und bieten somit Potential für eine Anodensystemvereinfachung. Es wird eine Methode zur Berechnung und Auslegung von Anodenkaskaden entwickelt und angewendet. Experimentelle Untersuchungen an einem kaskadierten Stapel dienen der Validierung der Berechnungen und bestätigen die Effektivität der Kaskadierung. Für eine Rezirkulation des Wasserstoffs werden meist elektrische Gebläse verwendet, welche unter anderem die Systemkomplexität und damit die Kosten erhöhen. Strahlpumpen können zur Vereinfachung des Anodensystems verwendet werden. Auf Basis der Erkenntnisse der Brennstoffzellenuntersuchungen werden neuartige Anodensystemkonzepte mit Strahlpumpen simuliert und deren Betriebsgrenzen ermittelt.