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Abluftanalysen für Brennstoffzellenantriebsstränge zur Charakterisierung des Startvorganges

Zährl, Bettina (2014) Abluftanalysen für Brennstoffzellenantriebsstränge zur Charakterisierung des Startvorganges. Diplomarbeit, Universität Stuttgart.

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Kurzfassung

Ziel der Arbeit ist die konstruktive und verfahrens-technische Auslegung eines Messsys-tems, das die für den Alterungsmechanismus der kathodenseitigen Kohlenstoff-Korro-sion charakteristischen Ereignisse in der Stack-Abluft während des Start-Vorganges erfasst und quantifiziert. Diese Messung soll die charakteristischen Ereignisse fahrzeug-nah abbilden und mobil sein, um an verschiedenen Einsatzorten eingesetzt werden zu können. Die Recherche der Fachliteratur ergab, dass hohe Sauerstoff-Konzentrationen, durch die hohe Potentiale auf der Kathode entstehen, ein charakteristisches Ereignis der Kohlen-stoff-Korrosion darstellen. Des Weiteren konnte aber auch festgestellt werden, dass hohe Potentiale nicht allein den Alterungsmechanismus der Kohlenstoff-Korrosion, sondern auch andere Alterungsmechanismen auslösen. Eine Patentrecherche ergab, dass keine Erfassung der Kohlenstoff-Korrosion über die Sauerstoff-Konzentration an der Brennstoffzelle durchgeführt wird. Zur Messung der Sauerstoff-Konzentration wird das Messsystem an den Stack-Abluft-Ausgang angeschlossen. Als Sauerstoff-Sensor wird eine Breitband-Lambdasonde verwendet, die aufgrund ihrer hohen Betriebstemperatur Sicherheitsmaßnahmen in Form von Detonations-sicherungen notwendig macht. Der Durchfluss wird über eine in Schlüsselversuchen charakterisierte Kennlinie, basierend auf dem Druckverlust des Messsystems über den Durchfluss, berechnet. Bei der konstruierten Messkammer-form wird die seitliche Anströmung gegenüber der direkten Anströmung aufgrund der Robustheit gegenüber hohen Volumenströmen und dem Schutz vor Feuchtigkeit durch Sensor Shields bevorzugt. Für weitere Anwendungen wurden in Charakterisierungs-versuchen im Labor für die seitliche Anströmung Durchflüsse von 100 l/ min mit T90 = 0,35 s als optimal ermittelt. Die abschließende Inbetriebnahme am Fahrzeug zeigt, dass die Sauerstoff-Konzentration bis etwa 100 Minuten konstant unter 1 % bleibt und dann beginnt anzusteigen bis zur Umgebungs-konzentration von ~ 21 %. Dies zeigt, dass Soaks größer 100 Minuten eine steigende Belastung aufweisen. Aus bereits vorhandenen Messungen zur Spannungs-degradation im Allgemeinen geht hervor, dass Soaks mit Soak – Zeiten größer 100 Minuten den größten Teil der Spannungsdegradation aufweisen.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/92128/
Dokumentart:Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Zusätzliche Informationen:Betreuer am DLR: Prof. K. Andreas Friedrich
Titel:Abluftanalysen für Brennstoffzellenantriebsstränge zur Charakterisierung des Startvorganges
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zährl, BettinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Juli 2014
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Seitenanzahl:88
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sensor, Abluft, brennstoffzellenantrieb
Institution:Universität Stuttgart
Abteilung:Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:19 Nov 2014 15:44
Letzte Änderung:01 Aug 2019 03:00

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