Mersch, Benedikt (2017) Modellierung und Regelung eines Polymerelektrolytbrennstoffzellenstacks in der Kathodenrezirkulation. Bachelorarbeit, Technische Universität Hamburg-Harburg.
![]() |
PDF
- Nur DLR-intern zugänglich
8MB |
Kurzfassung
Die Arbeit entstand während eines Praktikums am Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V.. Es wird ein Regelungskonzept für die unterbrechungsfreie Umschaltung der Kathodenversorgung eines Polymerelektrolytbrennstoffzellenstacks (PEM) von Luft auf reinen Sauerstoff mit anschließender Kathodenrezirkulation entwickelt. Zuerst werden der Aufbau und die theoretischen Grundlagen der Elektrochemie, Medienversorgung und des Feuchtehaushaltes der PEM-Brennstoffzelle erklärt. Für den Umschaltvorgang von Luft- auf Sauerstoff wird im Anschluss ein physikalisches Modell erstellt, das den Kathodenmassenstrom in Abhängigkeit des Pumpenmassenstroms der Rückführung berechnet. Auf der Grundlage des Modells wird ein Regelungskonzept entwickelt und in Simulink aufgebaut, das eine unterbrechungsfreie Umschaltung zwischen der Luft und dem reinen Sauerstoff für die Kathodenversorgung sicherstellt und einen stabilen Betrieb des Brennstoffzellenstacks mit einem PID-Regler ermöglicht. Der Regler wird mit einer Störgrößenkompensation und einer Stellgrößenbegrenzung mit Anti-Windup Schaltung erweitert. Zusätzlich wird eine Stellgrößenfilterung und Modelloptimierung vorgenommen, um die Trägheits- und Reibungseffekte der Membranpumpe zu berücksichtigen. In weiteren Arbeiten kann ein bestehender Brennstoffzellenlaborteststand auf Grundlage dieses Konzeptes mit der Kathodenrezirkulation erweitert werden.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/112099/ | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Dokumentart: | Hochschulschrift (Bachelorarbeit) | ||||||||
Zusätzliche Informationen: | Die vorliegende Bachelorarbeit mit dem Titel ”Modellierung und Regelung eines Polymerelektrolytbrennstoffzellenstacks in der Kathodenrezirkulation“ unterliegt bis zum 15. Januar 2020 einem Sperrvermerk. | ||||||||
Titel: | Modellierung und Regelung eines Polymerelektrolytbrennstoffzellenstacks in der Kathodenrezirkulation | ||||||||
Autoren: |
| ||||||||
Datum: | 16 Januar 2017 | ||||||||
Referierte Publikation: | Nein | ||||||||
Open Access: | Nein | ||||||||
Seitenanzahl: | 79 | ||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||
Stichwörter: | Kathodenrezirkulation, O2 Loop | ||||||||
Institution: | Technische Universität Hamburg-Harburg | ||||||||
Abteilung: | Institute of Control Systems | ||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||
HGF - Programm: | Speicher und vernetzte Infrastrukturen | ||||||||
HGF - Programmthema: | Brennstoffzellen | ||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E EV - Energieverfahrenstechnik | ||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt) | ||||||||
Standort: | Hamburg | ||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration | ||||||||
Hinterlegt von: | Mersch, Benedikt | ||||||||
Hinterlegt am: | 10 Mai 2017 09:51 | ||||||||
Letzte Änderung: | 07 Feb 2020 13:57 |
Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags