Bei Brennstoffzellenfahrzeugen müssen sämtliche Komponenten und Aggregate sehr schnell auf die Betätigung des Gaspedals reagieren können. Ein besonders kritischer Bereich ist die Dosierpumpe. Im Beitrag werden die hohen Anforderungen an die Dynamik und Dosiergenauigkeit einer Pumpe, die für den mobilen Einsatz einer mit Methanolreformation betriebenen Brennstoffzelle konzipiert und geeignet sein soll, ausgiebig erläutert. Zudem wurde anhand des Stands der Technik aufgezeigt, dass eine Pumpe, die alle Anforderungen erfüllt, momentan noch nicht auf dem Markt erhältlich ist. Als Hauptprobleme wurden ein möglichst effektiv und dynamisch arbeitender Antrieb, die selbsttätig arbeitenden Rückschlagventile und eine geeignete dynamische Abdichtung ausgemacht. Im Laufe der Abhandlung konnte aufgezeigt werden, dass ein entsprechend ausgelegter magnetischer Linearantrieb in der Lage ist, die erforderliche Dynamik aufzubringen. Optimierungsbedarf besteht beim Antrieb noch in der Reduktion der benötigten Antriebsleistung und damit in der Verminderung der Wärmeentwicklung. Gewicht und Volumen sowie die Möglichkeiten zur kostengünstigen Ansteuerung der Einheit befriedigen bereits die Bedürfnisse. Die Rückschlagventile konnten auf eine Maximalfrequenz von 130 bis 180 Hz bei reproduzierbarer und ausreichender Dosiergenauigkeit optimiert werden. Das Kolbenventil ist damit ausreichend entwickelt, für das Saugventil besteht eventuell noch geringfügiger Optimierungsbedarf. Die Schwierigkeiten, eine geeignete dynamische Abdichtung zu finden oder zu entwickeln konnten durch eine statische Abdichtung nach außen umgangen werden. Die interne Leckage innerhalb des Pumpenraums wurde durch die entsprechende Auslegung eines Dicht- und Führungsspalts auf ein akzeptables Maß reduziert, womit auch eine ausreichende Dosiergenauigkeit bei schwankenden Gegendrücken gewährleistet werden konnte. Die momentanen Prototypen sind nach dem aktuellen Stand noch nicht in der Lage eins zu eins in ein entsprechendes Fahrzeug eingesetzt zu werden und bedürfen noch einer fertigungs- und montagetechnischen Überarbeitung zur Kostenreduktion und Optimierung auf größere Stückzahlen. Die prinzipielle Eignung des Pumpenprinzips 'Schwingkolben' für den vorliegenden Anwendungsfall konnte jedoch durch ausgiebige Simulationen und entsprechende Versuchsreihen nachgewiesen werden.


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    Titel :

    Erforschung eines innovativen Dosiersystems für hochdynamische Anwendungen. Abschlussbericht


    Beteiligte:
    Weule, Hartmut (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2002


    Format / Umfang :

    213 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch