Leistungsvergleich von NT- und HT-PEM-Brennstoffzellen
Experimentelle Untersuchungen, Modellierung und numerische Simulation
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Wasserstoff und Brennstoffzellen, Energieversorgung der Zukunft. Mit dieser Zielsetzung fördert die EU Forschungsprojekte auf diesem Gebiet mit mehreren Mrd. Euro. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung von Nieder- (NT-PEMFCs) und Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFCs). NT-PEMFCs auf Basis von Nafion® werden bei Temperaturen unter 100 °C betrieben, müssen ständig befeuchtet werden und sind empfindlich gegenüber CO. Ein Weg zur Umgehung dieser Probleme stellt die HT-PEMFC auf Basis von Polybenzimidazol (PBI)/Phosphorsäure (H3PO4) dar. In diese...
Wasserstoff und Brennstoffzellen, Energieversorgung der Zukunft. Mit dieser Zielsetzung fördert die EU Forschungsprojekte auf diesem Gebiet mit mehreren Mrd. Euro. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung von Nieder- (NT-PEMFCs) und Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFCs). NT-PEMFCs auf Basis von Nafion® werden bei Temperaturen unter 100 °C betrieben, müssen ständig befeuchtet werden und sind empfindlich gegenüber CO. Ein Weg zur Umgehung dieser Probleme stellt die HT-PEMFC auf Basis von Polybenzimidazol (PBI)/Phosphorsäure (H3PO4) dar. In dieser Arbeit wurden Leistungsmessungen an NT-PEMFCs (Nafion®) und HT-PEMFCs (PBI/ H3PO4) unter vergleichbaren Versuchsbedingungen an einer Einzelzelle durchgeführt. Weiterhin wurden Leistungsmessungen an einem bei der Fa. VW entwickelten HT-PEM-Stapel mit spezieller Gasdiffusionselektrode durchgeführt. Im theoretischen Teil wurde ein Simulationsmodell für eine Einzel-HT-PEMFC erstellt, das zur Entwicklung einer "Virtuellen Brennstoffzelle" dienen soll. Das Modell ist eine numerische 2D-FEM-Simulation, das mit guter Genauigkeit den Stofftransport und die Elektrochemie in einer HT-PEMFC beschreibt.
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