Entwicklung und Charakterisierung eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems:
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Stuttgart
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2011
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
ABSTRACT III
KURZFASSUNG V
DANKSAGUNG VII
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS IX
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 2
1.2 ZIELE 3
1.3 GLIEDERUNG 4
2 GRUNDLAGEN 5
2.1 FUNKTIONSWEISE EINER BRENNSTOFFZELLE 5
2.1.1 THEORETISCHE ZELLSPANNUNG 6
2.1.2 EINFLUSS VON PARTIALDRUCK UND TEMPERATUR 7
2.1.3 DIE BRENNSTOFFZELLE IM BETRIEB 8
2.1.4 EFFIZIENZ 11
2.2 TECHNISCHE ANWENDUNG 13
2.2.1 AUFBAU EINES BRENNSTOFFZELLEN-STACKS 13
2.2.2 BRENNSTOFFZELLENTYPEN 14
2.2.3 GEWINNUNG VON WASSERSTOFF AUS KOHLENWASSERSTOFFEN 15 2.3
HTPEM-BRENNSTOFFZELLEN 18
2.3.1 GRUENDE FUER DEN BETRIEB BEI HOEHEREN TEMPERATUREN 18 2.3.2
MEMBRANTYPEN 19
2.3.3 POLYBENZIMIDAZOL-MEMBRANEN 19
2.3.4 STAND DER FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSARBEITEN 23 NOMENKLATUR ZU
KAPITEL 2 26
3 CHARAKTERISIERUNG UND MODELLIERUNG VON HTPEM-EINZELZELLEN 29 3.1
CHARAKTERISIERUNG 29
3.1.1 AUFBAU DES TESTSTANDS 29
3.1.2 CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 31
3.2 MODELLIERUNG 33
3.2.1 MODELLIERUNG ENTLANG DES GASKANALS (ATC-MODELL) 34 3.2.2
MODELLIERUNG EINES KANAL-STEG-QUERSCHNITTS (CS-MODELL) 35 3.2.3
ERHALTUNGSGLEICHUNGEN 35
3.2.4 RANDBEDINGUNGEN 45
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1013358880
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.5 KOPPLUNG VON ATC- UND CS-MODELL 46
3.2.6 NUMERISCHE LOESUNG DER MODELLE 48
3.3 ERGEBNISSE UND VALIDIERUNG 49
3.3.1 TEMPERATURABHAENGIGKEIT 49
3.3.2 EINFLUSS VON KOHLENMONOXID 53
3.3.3 EINFLUSS DER KANAL-STEG-STRUKTUR IM WASSERSTOFFBETRIEB 63
MODELLPARAMETER 72
NOMENKLATUR ZU KAPITEL 3 74
4 KONZEPTION UND ENTWICKLUNG EINES HTPEMFC STACK-MODULS 77 4.1
ANFORDERUNGEN UND ZIELE BEI DER MODULENTWICKLUNG 77
4.2 STACK-KONZEPTION UND KONSTRUKTION 78
4.2.1 LUFTVERSORGUNG UND KUEHLUNG 78
4.2.2 ANODEN-FLOWFIELD 87
4.2.3 VERPRESSEN UND DICHTEN 88
4.3 MODULKONSTRUKTION UND -AUSLEGUNG 95
4.3.1 GEHAEUSEKONZEPT 95
4.3.2 HEIZUNG 96
4.3.3 MODULAUFBAU 96
NOMENKLATUR ZU KAPITEL 4 99
5 CHARAKTERISIERUNG UND ANALYSE 101
5.1 DATENERFASSUNG 101
5.2 THERMISCHES VERHALTEN 102
5.2.1 AUFHEIZEN 102
5.2.2 WAERMEBILANZ IM BETRIEB 107
5.2.3 TEMPERATURVERTEILUNG IM BETRIEB 108
5.3 ELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG 110
5.3.1 KENNLINIEN 110
5.3.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE (EIS) 112 5.4 DRUCKVERLUST
UND LUEFTERLEISTUNG 115
5.5 BETRIEBSFUEHRUNG UND REGELUNG 117
5.6 BETRIEB MIT PYROLYSEGAS 122
5.6.1 SYSTEM ZUR PROPANPYROLYSE 122
5.6.2 MESSERGEBNISSE 125
NOMENKLATUR ZU KAPITEL 5 127
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 129
LITERATURVERZEICHNIS 141
VEROEFFENTLICHUNGEN 143 |
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