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Metallhydrid-basierter Vorheizer für Brennstoffzellen - Optimierung hinsichtlich Messunsicherheitsanalyse und Reaktordesign

Kreisel, Fabian (2020) Metallhydrid-basierter Vorheizer für Brennstoffzellen - Optimierung hinsichtlich Messunsicherheitsanalyse und Reaktordesign. Bachelor's, Hochschule Albstadt-Sigmaringen.

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Abstract

n dieser Arbeit sind verschiedene Aspekte zur Optimierung von MetallhydridReaktoren zu sehen, die als Vorheizer für Brennstoffzellen genutzt werden. Dabei wird nicht nur die Optimierung eines Experiments durch eine Messunsicherheitsanalyse gezeigt. Es werden auch Ansätze zur Verbesserung der Wärmeübertragung in einem solchen Reaktor untersucht und deren Umsetzung beschrieben. Im ersten Teil dieser Arbeit wird dazu die Vorgehensweise für eine Messunsicherheitsanalyse nach dem international anerkannten Regelwerk „GUM“ erläutert und anschließend dessen Anwendung am Beispiel eines Testaufbaus für einen Metallhydrid-basierten Vorheizer für Brennstoffzellen gezeigt. So ist in dieser Arbeit zum ersten Mal eine vollständige Messunsicherheitsanalyse zum beschriebenen Teststand zu sehen. Mit den Ergebnissen aus der Messunsicherheitsanalyse werden außerdem konkrete, quantifizierte Vorschläge zur Verbesserung des Testaufbaus gemacht. Nach Umsetzung aller Verbesserungsvorschläge wird eine Verringerung der erweiterten Messunsicherheit von bisher ±40 W auf ±15 W in Aussicht gestellt (Überdeckungswahrscheinlichkeit: 95%, k=2). Im zweiten Teil der Arbeit werden mehrere Ansätze zur Optimierung der Wärmeübertragung in Metallhydrid-Reaktoren untersucht und verglichen. Es wird gezeigt, dass die Wärmeübertragung durch Rippen an den Reaktorinnenwänden deutlich verbessert werden kann. Am meisten vorteilhaft ist jene maximale Anzahl an Rippen, die sich unter Beachtung von Fertigungs- und Handhabungsrestriktionen umsetzten lässt. Hinsichtlich der Anzahl an Reaktor-Einzelrohren muss im Einzelfall ein entsprechender Kompromiss eingegangen werden, da für die Anzahl der Einzelrohre kein Optimum oder Sweet Spot existiert. Außerdem ist ein Design gezeigt, das auf einem neuen Ansatz basiert, der sich deutlich von dem bisher eingesetzten unterscheidet. Bezüglich dieses neuen Ansatzes wird ein erhebliches Potential hinsichtlich Wärmeübertragung und Reduzierung des freien HTF-Volumens aufgezeigt. Außerdem wird ein Vorschlag zur Integration eines 2/2-Wege Miniaturventils zur Steuerung des Wasserstoffflusses gemacht.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/136094/
Document Type:Thesis (Bachelor's)
Additional Information:Betreuerin am DLR: Dr. Mila Kölbig
Title:Metallhydrid-basierter Vorheizer für Brennstoffzellen - Optimierung hinsichtlich Messunsicherheitsanalyse und Reaktordesign
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Kreisel, FabianUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Date:2020
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:73
Status:Published
Keywords:Metallhydrid, Fehlerrechnung, Reaktordesign
Institution:Hochschule Albstadt-Sigmaringen
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Transport
HGF - Program Themes:Road Transport
DLR - Research area:Transport
DLR - Program:V ST Straßenverkehr
DLR - Research theme (Project):V - NGC Antriebssystem und Energiemanagement
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Thermal Process Technology
Deposited By: Bürger, Inga
Deposited On:17 Nov 2020 09:45
Last Modified:17 Nov 2020 09:45

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