Online-Alterungsdiagnose und belastungsabhängige Lebensdauerprognose von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik ; 702 |
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| Beschreibung: | XII, 127 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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| adam_text | Titel: Online-Alterungsdiagnose und belastungsabhängige Lebensdauerprognose von Polymerelektrolyt-Brennsto
Autor: Jonas, Konstantin
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Nomenklatur VIII
Abkürzungen XII
1 Einleitung 1
2 Grundlagen der Brennstoffzelle 3
2.1 Einführung 3
2.1.1 Brennstoffzellentypen 3
2.1.2 Die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle 3
2.1.3 Historische Einordnung 4
2.2 Komponenten und Aufbau 5
2.2.1 Elektroden 5
2.2.2 Membran 6
2.2.3 Bipolarplatte 7
2.2.4 Brennstoffzellensysteme 7
2.3 Betriebsverhalten 10
2.3.1 Leerlaufspannung 10
2.3.2 Spannungsverluste unter Last 12
2.3.3 Polarisationskennlinie 23
2.3.4 Dynamisches Verhalten 24
2.3.5 Wirkungsgrad 25
2.4 Alterung 26
2.4.1 Lebensdauer-Kriterium 27
2.4.2 Alterungsprozesse 28
2.4.3 Auswirkung auf die Polarisationskennlinie 32
2.4.4 Diagnoseverfahren 33
2.4.5 Prognosemodelle 37
3 Alterungsdiagnose 43
3.1 Einführung 43
3.2 Diagnoseverfaliren 44
3.2.1 Methode 44
3.2.2 Identifizierbarkeit 45
3.2.3 Parameteridentifikation 46
3.3 Modellansatz 49
V
Inhaltsverzeichnis
3.3.1 Reversibles Zellpotenzial 50
3.3.2 Durchtrittsüberspannung 53
3.3.3 Mischpotenzial 55
3.3.4 Widerstandsüberspannung 56
3.3.5 Konzentrationsüberspannung 57
3.3.6 Polarisationskennlinie 59
3.4 Alterungsparameter 59
3.4.1 Interner Äquivalentstrom 60
3.4.2 Angepasster Austauschstrom 61
3.4.3 Innerer Widerstand 61
3.4.4 Grenzstrom 63
3.4.5 Integrale Kim-Parameter 63
4 Auswertung Lebensdauertest 65
4.1 Einführung 65
4.2 Lebensdauertest 65
4.2.1 Relevante Signale 66
4.2.2 Datenimport 69
4.3 Anwendung der Alterungsdiagnose 69
4.3.1 Sensitivitätsanalyse 69
4.3.2 Post-Mortem-Alterungsdiagnose 72
4.4 Verlauf der Alterungsparameter 75
4.4.1 Angepasster Austauschstrom 75
4.4.2 Innerer Widerstand 75
4.4.3 Grenzstrom 77
4.4.4 Kim-Parameter 77
4.5 Diskussion der Ergebnisse 77
4.5.1 Membran 79
4.5.2 Elektroden 91
4.5.3 Gasdiffusionsschicht 94
4.6 Fehleranalyse 95
4.6.1 Rechenzeitminimierung 95
4.6.2 Genauigkeit des Verfahrens 96
4.6.3 Messabweichung 97
5 Real-Life-Anwendung und Prognosemodell 99
5.1 Einführung 99
5.2 Auswertung Flottentest 99
5.2.1 Relevante Daten 101
5.2.2 Datenimport 101
5.2.3 Post-Mortem-Alterungsdiagnose 101
5.2.4 Verlauf der Alterungsparameter 104
5.3 Belastungsabhängiges Prognosemodell 105
5.3.1 Modellstruktur 105
VI
Inhaltsverzeichnis
5.3-2 Membranmodell 107
5.4 Parametrisierung und Validierung 110
5.4.1 Prognoseraum 110
5.4.2 Parametrisierung 111
5.4.3 Validierung 113
6 Zusammenfassung und Ausblick 115
7 Summary 117
Literaturverzeichnis 119
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