Entwicklung von Metallhydride-Reaktoren mittels 3D-Druck und Charakterisierung dieser für die Anwendung als Vorheizer in einem brennstoffzellenbetriebenen Lastenfahrrad

Kurzfassung

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Auslegung, dem Design und der anschließenden experimentellen Untersuchung eines mit Metallhydrid gefüllten Reaktors. Die Anwendung soll in einem brennstoffzellenbetrieben Lastenfahrrad für den Kalt- bzw. Gefrierstart stattfinden. Der Reaktor wird mittels der additiven Fertigung hergestellt. Besonderheit ist der integriert gedruckte Filter zur Trennung des Metallhydrids vom Wasserstoffzulauf im Reaktor. Die Möglichkeit und Eigenschaften des Filterdrucks werden untersucht und bewertet. Für das Gesamtkonzept werden die neuen Fertigungsmöglichkeiten durch den 3D-Druck gegenüber der konventionellen Herstellung beleuchtet und die Potentiale im Design miteinbezogen. Mit Hilfe eines Versuchsaufbaus wird die spezifische Leistung des Reaktors ermittelt und mit einem existierenden Reaktor verglichen. Die exotherme Absorptionsreaktion bei -20 °C und 5 bar zeigt einen vollständigen Umsatz in unter 5 Minuten. Es wird gezeigt, dass im Vergleich mit dem Referenzreaktor nicht nur ein geringeres Reaktorgewicht erreicht werden kann, sondern auch eine Verbesserung der spezifischen Spitzenleistung von 304 W/kgsystem auf 405 W/kgsystem möglich ist.