Machbarkeitsstudie eines Ethanol-betriebenen Hochtemperaturbrennstoffzellensystems als Range Extender

Klemens Lichtenberger

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Fossile Treibstoffe haben sich aufgrund ihrer hohen Energiedichte und weltweiten Verfügbarkeit durchgesetzt und bilden die Basis unserer täglichen Mobilität. Die begrenzten Ressourcen veranlassen uns mit alternativen Treibstoffen zu experimentieren und neue Möglichkeiten der Fortbewegung zu erfinden. Ein mit Diesel betriebenes bestehendes Brennstoffzellensystem wurde auf die Einsetzbarkeit von Ethanol als Brennstoff untersucht. Dabei wurde ein Reformer am Prüfstand aufgebaut und Versuche mit reinem Ethanol durchgeführt. Es wurden das Verbrennungsluftverhältnis, die Rezirkulationsrate des Anodenabgases und die Leistung variiert. Das Produktgas wurde jeweils auf die Zusammensetzung hin untersucht und es zeigte sich in bestimmten Bereichen der katalytischen partiellen Oxidation eine beträchtliche Wasserstoffausbeute. Bei Lastwechseln des Reformers konnte auch Rußbildung beobachtet werden. Zusätzlich wurde untersucht, ob Dampfreformierung mit dem bestehenden System möglich ist, oder ob weitere Anpassungen vorzunehmen sind. Dabei wurde Ethanol in verschiedenen Mischungsverhältnissen mit Wasser vermengt und als Brennstoff verwendet. Validiert wurden die Ergebnisse von einem Kollegen mittels einer Simulation des Reformers und des Gesamtsystems im Programm MathWorks Matlab/Simulink. Außerdem wurde untersucht, ob der Startbrenner des Brennstoffzellensystems mit den hohen Wassergehalten im Treibstoff noch zuverlässig zündet und das System auf die für die Reformierung erforderliche Temperatur bringen kann. Bei näheren Untersuchungen und entsprechender Weiterentwicklung kann der Wirkungsgrad des mit Ethanol betriebenen Brennstoffzellensystems noch gesteigert werden.
Titel in ÜbersetzungFeasibility study of ethanol-operated solid oxide fuel cell system as range extender
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Reißig, Michael, Betreuer (extern), Externe Person
  • Bucher, Edith, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung26 Juni 2015
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2015

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 07-05-2020

Schlagwörter

  • Brennstoffzelle
  • Reformierung
  • Diesel
  • Ethanol
  • Startbrenner
  • SOFC
  • Range Extender
  • Wasserstoff
  • Rußbildung
  • Dampfreformierung
  • partielle Oxidation

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