Betriebsweise eines Brennstoffzellensystems mit offener Anode und Abgaskatalysator in einem automobilen Antriebssystem:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2012
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 754 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGEN, SYMBOLE UND FORMELZEICHEN VIII
1 EINFUEHRUNG U N D GRUNDLAGEN 1
1.1. DIE BRENNSTOFFZELLE ALS FAHRZCUGANLRIEB DER ZUKUNFT 1
1.2 GRUNDLAGEN 2
1.2.1 P EM-BRENNSTOFFZELLE 2
1.2.2 BRENNSTOFFZELLCNSYSTCNI 5
1.2.3 BRENNSTOFFZELLENANT RIEB 7
1.3 STAND DER TECHNIK 8
1.3.1 BRENNSTOFFZELLENSYSTEME FUER AUTONIOBILA.NWCNDUNGCN 8
1.3.2 WIRKUNGSGRAD- UND VERBRAUCHSOPTIMIERUNG 9
1.3.3 REGELUNGSVCRFAHRCU FUER AUTOMOBILE BRCNNSTOFFZCLLENSYSTEIUE 9
1.4 ZIELSETZUNG DER A R B E I T 10
1.5 A B L A U F DER ARBEIL 12
2 BRENNSTOFFZELLENSTAPEL OHNE ANODENREZIRKULATION 14
2.1 PEM-BRENNSTOFF ZCLK II.SU.PE] M I T KA.SKADIERTER ANODE 14
2.1.1 KONZEPTBESCHREIBUNG 14
2.1.2 FUNKTIONSWEISE 1-5
2.2 MODELLBILDUNG 17
2.2.1 ZELLSPANUUNGSNIODELL 17
2.2.2 WASSERTRANSPORT UEBER DIE MEMBRA.II 23
2.2.3 GASLRA.NSPORL UEBER DIE MEMBRAN 25
2.2.4 DRUCKVERLUST 27
2.2.5 STOLFMENGENBILA.NZ DER KATHODCNSEITE 28
2.2.C STOFFMENGENBILA.NZ DER ANODENSOITE 30
2.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 32
2.3.1 AUFBAU EINES TESTSTANDS FUER EINEN ZELLSTA.PCL M I T KA.SKADIERTER
ANODE . . . . 32 2.3.2 UNTERSUCHUNG UNTERSCHIEDLICHER
WASSERSLOFF-SLOCHIOMETRIEN 36
2.3.3 VERGLEICH MIT BETRIEBSFUEHRUNG ANODENREZIRKULATION 39
2.3.4 UNTERSUCHUNGEN I M DYNAMISCHEN FAHRZYKLUS 41
2.3.5 PARAMCTERIDENTIIIKATION DES ZELLSPANNUNGSMODCLLS 43
2.3.6 VALIDIERUNG DES ZELLSPANNUNGSMODCLLS 46
2.4 UNTERSUCHUNG DES BETRIEBSVERHA.LTENS 48
2.4.1 EINFLUSS DER BETRIEBSPARAMETER AUF DIE ZCLLSPA.NNUNG 4S
2.4.2 EINFLUSS DER BETRIEBSPARAMETER AUF DEN GAS- UND WASSERTRANSPORT 51
2.4.3 EINFLUSS DER MEINBRANDICKE AUF DEN GAS- UND WASSERTRANSPORT 53
3 PERIPHERIEKOMPONENTEN I M BRENNSTOFFZELLENSYSTEM 54
3.1 LUFTVERSORGUNGSCINHEIT 54
3.1.1 MODELLBILDUNG DES RADIALVERDICHTERS 54
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IMAGE 2
V I INHALTSVERZEICHNIS
3.1.2 MODELLBILDUUG DER ABGASTURBINE M I T VARIABLER GEOMETRIE 50
3.1.3 MUEDELLBILDUNG DES ELEKTRISCHEN ANTRIEBSMOTORS 57
3.1.4 GESAMTMODELL DER LUFTVERSORGUNGSEINHEIL 59
3.1.5 ABGLEICH M I T MESSDATEN 60
3.2 WASSERSTOFFBRENNER G2
3.2.1 MODELLBILDUUG 62
3.2.2 REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT 64
3.2.3 DISKRETISIERUNG 68
3.2.4 PLAUSIBILIUITSTESTS 7T)
3.2.5 ABGLEICH M I T MESSDATEN 71
3.3 LADELUFTKUEHLER 74
3.3.1 MODELLBILDUUG 74
3.3.2 PLAUSIBILITAETSTESTS 76
3.4 BELEUCHTER 78
3.4.1 MODELLBILDUUG 7S
3.4.2 PLAUSIBILITAETSTESTS 80
4 SIMULATION U N D ANALYSE DES BRENNSTOFFZELLENSYSTEMS 83
4.1 SYSTEMAUSLEGUNG 83
4.1.1 A K T I V E BRENNSTOHXELLENIIAEEHE 83
4.1.2 BOFEUCHTERLLAECHE 84
4.1.3 UEBERTRAGUNGSFLAECHE DES WAERMETAUSCHERS 86
4.2 OPTIMIERUNG DES SYSTEMWIRKUNGSGRADES 87
4.2.1 IDENTIFIKATION DER OPTIMALEN BETRIEBSPARAMETER 87
4.2.2 EINFLUSS AUF DEN KATALYTISCHCN BRENNER 89
4.2.3 EINFLUSS A U F DIE ANODENSEITE DER BRENNSTOFFZELLE 91
4.2.4 FAZIL 92
4.3 BETRIEBSFUEHRUNG 93
4.3.1 LEISTUNGSREGELUNG 93
4.3.2 WASSCRSLOFF-DRUCKREGELVENLIL 94
4.3.3 LUFTVERSORGUNG 9G
4.3.4 ZUDUESUNG VON WASSERSTOFF 97
4.4 UNTERSUCHUNG DES DYNAMISCHEN BETRIEBSVERHALTENS 98
5 FAHRZEUGBETRIEB D E S BRENNSTOFFZELLENSYSTEMS 102
5.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DIE FAHRZEUGSIMULATION 102
5.1.1 FAHRZEUGDATEN: MERCEDES-BENZ B-KLASSE F-CELL 102
5.1.2 FAHRZEUGMODELL 104
5.1.3 MODELLSCHNITTSTELLEN 105
5.2 ENCRGICMANAGCUIENT 106
5.2.1 BETRIEBSVERHALTEN UND VERBRAUCH OHNE HYBRIDISIERUUG 108
5.2.2 SLOPP-MODUS MIT KONSTANTER LEISTUNGSABGABE 110
5.2.3 STOPP-MODUS OHNE LEISTUNGSABGABE 114
5.2.4 STOPP-MODUS M I T BEDARFSGERECHTER LEISTUNGSABGABE 118
5.2.5 FAZIL 121
5.3 FAHRLEISTUNGEN UND VERBRAUCH 122
5.3.1 VERBRAUCH IN UNTERSCHIEDLICHEN FAHRZYKLEN 122
5.3.2 BESCHLEUNIGUNGSWERTE 125
IMAGE 3
INHAL TSVCRZCICLMIS V I I
6 ZUSAMMENFASSUNG U N D AUSBLICK 127
A PHYSIKALISCHE GLEICHUNGEN 130
A . L IDEALES GASGESETZ 130
A. 2 FARADAY-GESETZ 1.30
A.3 MOLARE KONZENTRATION UND PARTIALDRUCK 131
A.4 SAETTIGUNGSDAMPFDRUCK UND RELATIVE FEUCHTE 131
B MODELLBILDUNG U N D SIMULATION 132
B . L FAHRZYKLEN 132
B.2 MODELLPA.RAMETER 13G
13.2.1 WASSERTRANSPORT UEBER EINE MEMBRAN .130
B.2.2 PCRMEA.BILITAEFSKOEHIZIENTEN FUER WASSERSTOFF. SA.UERSTOFF UND
STICKSTOFF . . . . 136 B.2.3 KA.T.A.LYTISCLICR BRENNER 137
B.2.4 GCGENSTRONI-PLA.TTCNWAERMEUEBERTRAGER 138
B.2.5 GEGENSTRONI-MANTCLROEHRENBEFCUCHTCR 138
B.3 LEVCNBERG-MA.RQUARDT-ALGORITHMUS ZUM TRAINIEREN KUENSTLICHER
NEURONALER NETZE 139
B.4 HERLEITUNG UND ZUSAMMENSTELLUNG DER MODELLGLEICHUNGEN 141
B.4.1, MODELLGLEICHUNGEN FUER RADIALVERDICHTER UND TURBINE 141
B.4.2 MODELLGLCICHUNGEN FUER DIE PERMANENT ERREGTE SYNCHRONMASCHINE 142
B.4.3 MODCLLGLOICLMNGEN FUER DEN KA.TA.LYTISCHEN BRENNER 144
B.4.4 MODELLGLEICHUNGEN FUER DEN PLATTENWAERINCUEBERTRA.GCR 145
B.4.5 MODELLGLEICHUNGEN FUER DEN MANTELROEHRCNBCFCUCHTER 146
B.5 SIMULATION DES BRCNNSTOFFZELLENSYSTEMS 147
B.5.1 STATIONAERES BETRIEBSVERLIA.LL.EN 147
B.5.2 DYNAMISCHES BRENNST OFFZELLCUSYSTEUIMODCLL UNTER M A T L A B / S I
M U L I N K . . . L49
C EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 151
G.L A N A L Y T I K DES BRENUSTOLFZELLEN-PRUEFSTA.NDS 151
C.2 PEM-BRENNST.OFFZCLLENSTA.PEL M I T KASKADIERTER ANODE 152
G.2.1 VARIATION DER WASSERSLOFI -STOEHIOIIIEFRIE 152
G.2.2 DYNAMISCHER BETRIEB BEI EINER KUEHLMITLELTENIPERATUR VON 20C 153
G.2.3 VERSUCHSPLA.IL FUER DIE PARAMCTCRIDCNFIFIKA.LION 155
G.3 KA.TA.LYTISCHER WASSERSTOFFBRENNER 156
C.3.1 TCSTPROTOKOLL FUER DIE PARANICTCRSCHAETZUNG 156
C.3.2 BETRIEBSVERHA.LTEN BEI EINER MINIMALEN ANODENSFOECHIOIIIETRIE VON
1.05 . . . . 157
C.4 ELEKTRISCHER TURBOLADER 159
G.4.1 GEMESSENES VERDICHLERKEIINFELD 159
C.4.2 GEMESSENES TURBINENKCNNFCLD 160
C.5 KOMPONENTEN- UND SUBSYSTCNIPRUEFSTAENDE 161
C.5.1 KOMPONENTENPRUEFSTAND WASSERSTOFFBRENNCR 161
C.5.2 KOMPONENTENPRUEFSTAND ELEKTRISCHER TURBOLADER 161
0.6 FOTOS DER KOMPONENTEN UND DER PRUEFSTAENDE 162
0.6.1 KA.TALYTISCHER WASSERSTOFFBRENNCR 162
0.6.2 ELEKTRISCHER TURBOLADER 163
D VERZEICHNISSE 164
D.L BETREUTE ARBEITEN 164
D.2 VEROEFFENTLICHUNGEN. TAGUNGSBEITRAEGE UND PATENTANMELDUNGEN 165
IMAGE 4
V I I I
INDEX
LITERATURVERZEICHNIS
IUHTILLSVARZUICHNIS
166
169
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| spelling | Dehn, Steffen 1984- Verfasser (DE-588)102508439X aut Betriebsweise eines Brennstoffzellensystems mit offener Anode und Abgaskatalysator in einem automobilen Antriebssystem Steffen Dehn Als Ms. gedr. Düsseldorf VDI-Verl. 2012 XVIII, 176 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Fortschritt-Berichte VDI : Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik 754 Zugl.: Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2012 Anode (DE-588)4142547-9 gnd rswk-swf Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzelle (DE-588)4450903-0 gnd rswk-swf Stack Brennstoffzelle (DE-588)4752240-9 gnd rswk-swf Abgaskatalysator (DE-588)4000124-6 gnd rswk-swf Kraftfahrzeug (DE-588)4073757-3 gnd rswk-swf Betriebsverhalten (DE-588)4138142-7 gnd rswk-swf Fahrzeugantrieb (DE-588)4123177-6 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Kraftfahrzeug (DE-588)4073757-3 s Fahrzeugantrieb (DE-588)4123177-6 s Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzelle (DE-588)4450903-0 s Stack Brennstoffzelle (DE-588)4752240-9 s Anode (DE-588)4142547-9 s Betriebsverhalten (DE-588)4138142-7 s Abgaskatalysator (DE-588)4000124-6 s DE-604 Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 754 (DE-604)BV000761054 754 DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=025373694&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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