In einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC) wird Methanol direkt elektrochemisch umgesetzt. Daher kann auf eine Reformierung des Brennstoffes mit anschließender Gasaufbereitung verzichtet werden. Dies ermöglicht einen einfacheren Aufbau der Systeme und verspricht technische und wirtschaftliche Vorteile für alternative Fahrzeugantriebskonzepte. In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe der Simulationsprogramme PRO/II und MAT-LAB/SIMULINK Simulationsrechnungen des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens eines DMFC-Systems durchgeführt. Für die DMFC wurde ein Modell entwickelt, das auf veröffentlichte Ergebnissen von Messungen an realen DMFC-Zellen im Labormaßstab basiert. In den untersuchten Systemen wurden die erforderlichen Komponenten wie Kompressoren, Expansionsturbinen, Pumpen, Wärmetauscher, katalytischer Brenner usw. und deren Wechselwirkungen berücksichtigt. Die Untersuchung beinhaltet die Sensitivitätsanalyse der Betriebsparameter unter Berücksichtigung verschiedener Systemkonzepte. Dabei werden insbesondere die Probleme des Systemwärmemanagements aufgezeigt. Als wesentliche Betriebsparameter werden u. a. Druck, Temperatur und Methanolpermeation betrachtet. Durch Parametervariationen werden sinnvolle Betriebsbereiche eingegrenzt. Die vorliegende detaillierte Verfahrensanalyse eines DMFC-Systems ermöglicht eine realitätsnahe Beurteilung des Potenzials von DMFC-Systemen. Die Berechnungen zeigen, dass sie sich prinzipiell als alternative Antriebskonzepte eignen. Technische Voraussetzungen sind Spannungswerte, die bei vergleichbaren Stromdichten etwa 75% der Werte von wasserstoffbetriebenen Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen betragen. Hierfür sind zusätzlich nahezu methanolundurchlässige Membranen erforderlich.


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    Titel :

    Verfahrensanalyse eines Direkt-Methanol-Brennstoffzellen-Systems für mobile Anwendungen


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2001


    Format / Umfang :

    148 Seiten, Bilder, Tabellen, 97 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch