elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Imprint | Privacy Policy | Contact | Deutsch
Fontsize: [-] Text [+]

Theoretische Studie zum Kaltstart von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen

Schröder, Matthias and Montaner Rios, Gema and Gentner, Christoph (2018) Theoretische Studie zum Kaltstart von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen. Other, Technische Universität Hamburg-Harburg.

[img] PDF (Projektarbeit von Matthias Schröder (TUHH) bei DLR-ESI-HF) - Registered users only until 1 June 2023
5MB

Abstract

Sowohl beim Einsatz in der Luftfahrt als auch beim Einsatz in der Automobilindustrie werden Brennstoffzellensysteme kalten Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Zum ordnungsgemäßen und zuverlässigen Betrieb ist eine ausreichende Kaltstartfähigkeit der Brennstoffzellensysteme sicherzustellen. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Betriebsparameter auf die Kaltstartfähigkeit von Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen bei Temperaturen bis zu -40 °C in einer Systemsimulation untersucht. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Parameter sind die Zellspannung im potentiostatischen Betrieb, die Dauer des Spülvorgangs vor Beginn des Kaltstarts und die Masse des Kühlmittels im Kühlkreislauf. Es wurde ein Modell erstellt, welches das nichtlineare Strom- und Spannungsverhalten der Brennstoffzellen, die Wärmeerzeugung und -abgabe, Diffusionsvorgänge in der Membran und die Eisbildung während des Kaltstartvorgangs in einem Brennstoffzellensystem abbildet. Das Modell wurde mit Messdaten des DLR zum Kaltstart eines Brennstoffzellensystems mit einer Leistung im Bereich einiger kW parametriert und validiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Dauer bis zum Erreichen einer Leistungsabgabe von 50 % der Nennleistung mit abnehmender Anfangstemperatur überproportional zunimmt. Von den untersuchten Betriebsparametern hat die Zellspannung den größten Einfluss auf die Kaltstartfähigkeit. Eine längere Dauer des Spülvorgangs bietet nur in bestimmten Betriebsbereichen Vorteile für die Kaltstartfähigkeit. Durch die Masse des Kühlmittels im Kühlkreislauf wird die Kaltstartfähigkeit nur bei bestimmten Kombinationen von Membranfeuchte und Zellspannung entscheidend beeinflusst. Mit dem Simulationsmodell wurden für das untersuchte Brennstoffzellensystem optimale Parameter für einen möglichst schnellen und einen möglichst zuverlässigen Kaltstart ermittelt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/120205/
Document Type:Thesis (Other)
Title:Theoretische Studie zum Kaltstart von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Schröder, Matthiasm.schroeder (at) tuhh.deUNSPECIFIED
Montaner Rios, GemaGema.MontanerRios (at) dlr.deUNSPECIFIED
Gentner, ChristophChristoph.Gentner (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:24 May 2018
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:77
Status:Submitted
Keywords:Brennstoffzellenkaltstart, Brennstoffzelle
Institution:Technische Universität Hamburg-Harburg
Department:Elektrische Energiesysteme und Automation
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Storage and Cross-linked Infrastructures
HGF - Program Themes:Fuel cells
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SP - Energy Storage
DLR - Research theme (Project):E - Electrochemical Processes (Fuel Cells)
Location: Hamburg
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Energy System Integration
Deposited By: Gentner, Christoph
Deposited On:16 Jul 2018 16:46
Last Modified:16 Jul 2018 16:46

Repository Staff Only: item control page

Browse
Search
Help & Contact
Information
electronic library is running on EPrints 3.3.12
Copyright © 2008-2017 German Aerospace Center (DLR). All rights reserved.