Brennstoffzelle im Detail
Typen von Brennstoffzellen
Ionenart Temperatur Elektrolyt
Prinzipieller Aufbau der PEM Brennstoffzelle
Elektrodenreaktionen: Produktwasser entsteht flüssig und wird durch das Kathodenabgas abtransportiert.
⊖Anodische Oxidation 2 H2 ⇋ 4 H⊕ + 4 e⊖
⊕Kathodische Reduktion O2 + 4 e⊖ ⇋ 2 O2⊖
2 O ⊖ 2 + 4 H⊕ ⇋ 2 H2 O
O 2 + 4 H⊕ + 4 e⊖ ⇋ 2 H2 O
2 H2 + O2 ⇋ 2 H2O
Aufbau PEM, Zelle und Stack, Komponenten
Gasdiffusionslage
Zweilagige Struktur
-dünne carbonfaserbasierte Trägerpapieren („Substrat“) oder Gewebe
-MPL: mikroporöse Schicht aus Kohlenstoffpartikeln und PTFE
Wasserhaushalt der PEM
Ankopplung der Gasdiffusionsschicht an die Katalysatorschichten
BipolarplattemitDichtung
Materialien: • Metall (Edelstahl, Titan)
• Kohlenstoff
-•GraphitCompound
-•Graphitfolie(Redox Flow Batterie)
Medienmodul
im Medienmodul können folgende Systemfunktionalitäten integriert werden: • Ventile • Sensoren • Wasserabscheider • Medienschnittstellen • Elektrische Schnittstellen • Bypass- und Kühlungskanäle
Der Hersteller EKPO realisiert hochkomplexe Module im Spritzguss unter Einhaltung engster Toleranzanforderungen.
Vereinfachung des Gesamtsystems durch Integration verschiedener Funktionen.
Hochintegriertes Stackmodul: zusätzliche Schnittstellen zur stacknahen Einbindung von Systemkomponenten.
Stackverspannungen, Beispiel HZwo:FRAME
Brennstoffzellen System, schematisch
Kathodensubsystem
Anodensubsystem
Abluftsystem
Funktionen: • Abluft führen • Geräusch dämpfen • Wasser managen
Kühlung
DC/DC
Steuerung
Wasser Management
Membranleitfähigkeit Wassergehalt benötigt
Jedoch: Poröse Gaselektroden dürfen nicht fluten durch kondensiertes Wasser “absaufen”
Anspruchsvolle Steuerungsaufgabe!
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