Download – Internationale Veröffentlichungen   In diesem Bereich unserer Webseite fördern wir den Informationsaustausch und das Kommunikationsnetz innerhalb der Brennstoffzellengemeinschaft. Wir präsentieren hier eine Auswahl wissenschaftlicher Arbeiten. Die Auswahl erfolgte vordergründig nach dem Bezug der Arbeiten zum Testen und Qualifizieren von Brennstoffzellen. Falls auch sie eine geeignete Arbeit erstellt haben, ermuntern wir sie ausdrücklich, uns eine entsprechende Information zukommen zu lassen: report@fuelcon.com       Suchbegriff:       Titel AC Impedance Diagnosis on a 500W PEM Fuel cell Stack   Autoren Yuana, Suna, Blancoa, Wanga, Zhanga, Wilkinsona Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council Canada (05/2005, Lit0209, 1 Seite, 190 kb)   Zusammenfassung Es wird die Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) als leistungsfähige Technik zur Untersuchung von Brennstoffzellenverlusten vorgestellt. Die meisten EIS-Untersuchungen wurden an Einzelzellen durchgeführt. Nur wenige Untersuchungen beschäftigen sich mit größeren Flächen und Stacks. Der Hauptzweck dieser Studie besteht in der Untersuchung eines 500 W PEM Stacks, der auf einem Evaluator-Prüfstand von FuelCon betrieben wird, hinsichtlich des Einflusses von Temperatur, Durchfluss und Feuchte.   Titel THE TECHNIQUE OF THE DIFFERENTIAL IMPEDANCE ANALYSIS Part I: BASICS OF THE IMPEDANCE SPECTROSCOPY   Autoren Vladikova Institute of Electrochemistry and Energy Systems– Bulgarian Academy of Sciences (09/2004, Lit0210, 28 Seiten, 869 kb)   Zusammenfassung Dieser Bericht liefert das Grundwissen über die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS). Die Haupteinflussfaktoren werden diskutiert. Anschließend werden einige Strukturmodelle erläutert sowie einige Grundelemente der Modelle dargestellt. Die verschiedenen Stufen der Verarbeitung der Spektren werden erläutert: Datenverarbeitung, Modellauswahl und Parameterschätzung.   Titel TrueData-EIS - Impedance spectrum analyzer   Autoren FuelCon AG (03/2005, Lit0211, 10 Seiten, 2031 kb)   Zusammenfassung TrueData-EIS ist ein Impedanz-Messgerät für Brennstoffzellen und deren Komponenten wie MEA´s, Bipolarplatten etc. Die Single-Sinus-Technik ermöglicht hochgenaue Messungen des Real- und Imaginärteiles der Impedanz sowie des Betrages und die Phase der Brennstoffzelle oder Batterie im Vergleich zur Current-Interrupt-Methode. Das digitale Gerät ermöglicht eine einfache Bedienung und eine komfortable Integration in automatisierten Testumgebungen. Das grafische Display gewährleistet eine schnelle Konfiguration und Bedienung. TrueData-EIS liefert Impedanzwerte bei Frequenzen und Strömen (bis 150 A bei 100 kHz), die für die Untersuchung von Brennstoffzellen interessant sind.   Titel Protocol on Fuel Cell Component Testing (USFCC 04-003)   Autoren US Fuel Cell Council (11/2004, Lit0070, 22 Seiten, 304 kb)   Zusammenfassung USFCC sowie die Brennstoffzellenindustrie sind sehr interessiert an den potentiellen Auswirkungen der Verunreinigungen im Wasserstoff und an der Leistung von Brennstoffzellen. USFCC hat dabei eine Reihe von Dokumenten erstellt, um den Fortschritt und die Untersuchung dieser Verunreinigungen zu unterstützen. Das Ziel dieser Dokumente ist es den Forschern einen Leitfaden zu geben, so dass die gesammelten Testdaten hinreichend sind, um numerische Modelle für die Vorhersage der Leistung in Abhängigkeit von der Zeit zu entwickeln. Der Zweck dieses Dokuments ist es der Brennstoffzellenindustrie eine Anleitung in bezug auf das Testen von Brennstoffverunreinigungen an den Elektroden der Protonen-Austausch-Membranen (PEM) bereitzustellen. Diese Anleitung hat dabei die Form einer Fibel, um Prüfpläne zu erstellen. Dieses Lesebuch zeigt Arten der Prüfung und eine für die Industrie benötigte Reihenfolge, um die Tests durchzuführen auf, die die benötigten Daten zum Bestimmen der Verunreinigungseffekte in bezug auf die Leistung einer Brennstoffzelle liefern..   Titel Influence of the Membrane Ion Exchange Capacity on the Catalyst Layer of Proton Exchange Membrane Fuel Cell   Autoren Navessin University of London (10/2004, Lit0081, 176 Seiten, 1.8 Mb)   Zusammenfassung Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen der Ionenaustausch-Kapazität (IEC) von Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM) auf die PEM Brennstoffzellen-Kathoden-Katalysatorschicht. In bezug auf die IEC wurden die Sauerstoff-Elektrochemie, Massentransport-Eigenschaften, Wasserabsoptionsverhalten und Protonenleitfähigkeit studiert. Die elektrochemische Charakterisierung, welche in dieser Arbeit angewendet wird, beinhaltet Techniken wie beispielsweise die zyklische Voltammetrie, die elektrochemische Impedanzspektroskopie und die lineare Durchlauf-Voltammetrie. Das Ansammlungsmodell für die Kathoden wurde angepasst und für die Extraktion der Massentransport-Parameter aus den experimentellen Resultaten genutzt. Vor der Untersuchung von Brennstoffzellen-Systemen wurden Studien an einer Halb-Brennstoffzelle durchgeführt, welche die komplizierten Parameter vereinfachen, die dem Brennstoffzellen-Betrieb zuzuordnen sind. Es wurde herausgefunden, dass die Membranen mit einer höheren IEC eine aktivere Elektrodenoberfläche besitzen. Andererseits weisen sie eine geringere Sauerstoffreduktionsleistung auf. Die IEC einer Membran reguliert das Ausmaß der Überwässerung der Kathode, welche wiederum deren elektrochemische Charakteristika beeinflusst. Die Untersuchung unter Brennstoffzellen-Betriebsbedingungen zeigt ein Wachstum in der Brennstoffzellenleistung mit dem Anstieg der IEC. Das lässt sich durch das Zusammenspiel von elektroosmotischem Durchfluss und hydraulischem Zählerdurchfluss in der Membran erklären, was auch das Wassermanagement in der Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) beeinflusst. Dieser Einfluss war überdeutlich in der Kathoden-Katalysatorschicht zu beobachten, wo es den Massentransport und die elektrochemischen Charakteristika beeinflusste. Es wurde entdeckt, dass je höher die IEC ist, desto besser ist das Wassermanagement in den MEAs. Der Vergleich der Ergebnisse, die mit einem Halb-Brennstoffzellen- und einem Brennstoffzellensystem erhalten wurden gibt Einblicke in den Zustand der Bewässerung und dem effektiven Nutzen von Pt in der Katalysatorschicht. Zwei Arten der Messungen ermöglichen eine passenden Ansatz, um das Zwischenspiel der verschiedenen Mechanismen des Wasserdurchflusses in der Membran zu studieren. Diese werden in dieser Arbeit näher erörtert.   Titel Investigations of Proton Conducting Polymers and Gas Diffusion Electrodes in the Polymer Electrolyte Fuel Cell   Autoren Gode KTH, Chemical Engineering and Technology (07/2004, Lit0078, 68 Seiten, 1.4 Mb)   Zusammenfassung Der primäre Zweck der Arbeit war die Entwicklung experimenteller Techniken und diese schließlich anzuwenden, um protonenleitende Polymere und Membranen für PEFC-Anwendungen elektrochemisch bei bzw. sehr nahe den Brennstoffzellen-Betriebsbedingungen zu charakterisieren. Die vorliegende Arbeit erstreckt sich von der Polymersynthese bis hin zur elektrochemischen Charakterisierung der MEA-Leistung. Der Nutzen von sulfonierten dendritischen Polymeren wie der sauren Komponente in protonenleitenden Membranen wurde demonstriert. Um die Gasdurchlässigkeit zu untersuchen, wurde eine neue in-situ-Methode basierend of zylindrischen Mikroelektroden entwickelt. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass die Messungen bei annähernd den wirklichen Betriebsbedingungen der Brennstoffzelle durchgeführt werden kann, bei erhöhter Temperatur und einem weitem Bereich der relativen Feuchten (anoden- und kathodenseitig). Alterungstests von Membranen, die für die Nutzung in Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC) in Frage kommen wurden in-situ mittels einer Kombination aus galvanostatischer stetigen Zustands- und elektroschemischen Impedanzmessung (EIS) durchgeführt. Diese Langszeit-Experimente wurden mit schnellen ex-situ Experimenten in 3% H2O2-Lösung verglichen. Für die direkte Einschätzung der Membran-Degradation wurden die Mikro-Raman-Spektroskopie und die Bestimmung der Ionenaustausch-Kapazität (IEC) genutzt. Der Einfluss des Ionomer-Gehaltes auf die Struktur und elektrochemischen Charakteristika der Nafion-basierten PEFC-Kathoden wurde ebenso demonstriert. Anhand verschiedenster Materialien und elektrochemischer Charakterisierungstechniken wurden die Elektroden gründlichst untersucht. Die Elektroden mit dem mittleren Nafion-Gehältern (35<x<45 Gewichts-%) zeigten die beste Leistung. Die Massentransport-Begrenzungen liegen hauptsächlich an der O2-Diffusion und den Anhäufungen. Weiterhin wurden Modelle entwickelt, die mit der Kinetik der Wasserstoffelektrode gekoppelt sind und die Abhängigkeit von der Wasserkonzentration beinhalten. Diese Modelle wurden schließlich experimentell durch Anwenden eines neuen Referenzelektroden-Ansatzes validiert. Die Membran als auch die Wasserstoffanoden- und Kathoden-Charakteristika wurden experimentell durch Anwenden der stetigen Zustandsmessungen, Stromunterbrechung und EIS untersucht. Die erhaltenen Daten wiesen eine gute Übereinstimmung mit den modellierten Resultaten auf.   Titel Experimental Validation of a PEM Fuel Cell Model by Current Distribution Data   Autoren Ju, Wang Pennsylvania State University (ECEC) (06/2004, Lit0130, 7 Seiten, 833 kb)   Zusammenfassung Ein dreidimensionales, elektrochemisch-transport-gekoppeltes Modell wird auf eine 50 cm² Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle angewendet und gegenüber den Stromverlaufdaten, die zuvor experimentell gemessen wurden sind, bestätigt. Eine parallele rechengenaue Methodologie wurde angewendet um die rechenbedingte Zeit bedeutend zu verringern und die umfangreichen Kalkulationen, die die Millionen von Gitterpunkte zur Folge haben überhaupt möglich zu machen. Die Simulationsergebnisse wurden analysiert und gegenüber den vorhandenen experimentellen Daten des Stromverlaufes, unter vollständiger Befeuchtung für zwei Kathoden-Stöchiometrie-Verhältnisse, validiert. Der Vergleich der Simulationen und der experimentellen Punkte zeigt eine mangelnde Übereinstimmung des Stromverlaufes, obwohl die gemittelte Polarisationskurve nahezu perfekt übereinstimmte. Die numerischenSimulationen fangen die kommaförmigen, lokalen Polarisationskurven, die in den Stromverteilungsexperimenten beobachtet wurden, korrekt ein.   Titel Effect of cathode structure on planar free-breathing PEMFC   Autoren Hottinen, Himanen, Lund Laboratory of Advanced Energy Systems, Helsinki University of Technology (06/2004, Lit0085, 6 Seiten, 227 kb)   Zusammenfassung Die Auswirkung der Kathodenstruktur auf die Leistung einer planaren "frei atmenden" Brennstoffzelle wurde untersucht. Drei verschiedene Arten von Gasdiffusions-Unterstützungen sowie Stromsammelplatten der Kathode wurden diesbezüglich genutzt. Die hier verwendeten Gasdiffusions-Verstärkungen waren eine dicke Kohlenstoffplatte, Titanschmelze und Kohlenstoff-Papier. Unterschiede zwischen den Stromkollektorplatten waren dabei die Größe der Durchtrittsöffnungen zwischen den Stromsammelrippen. Die Ergebnisse zeigten, dass mit dickeren Gasdiffusions-Verstärkungen nur die Struktur des Stromkollektors einen Einfluss auf die Leistung der Zelle hat. Aber mit dem Kohlenstoff-Papier war dieser Einfluss am deutlichsten. Sehr hohe Leistungsdichten wurden für die "frei atmenden" Brennstoffzellen mit dünnen Gasdiffusions-Unterstützungen mit einem Rekordwert von ungefähr 360mW/cm² erhalten. Allerdings war die Zelle dabei sehr anfällig für das "Überfluten", da flüssiges Wasser auf der Kathoden-Oberseite entdeckt wurde. Trotz dieser Sättigung mit flüssigem Wasser scheint diese Art des Zellen-Designs sehr passend zu sein speziell für die tragbaren Anwendungen.   Titel Model and Evaluation of a Tubular Solid Oxide Fuel Cell   Autoren Springman (04/2004, Lit0134, 24 Seiten, 584 kb)   Zusammenfassung Ein Modell einer röhrenförmigen Festoxid-Brennstoffzelle wurde entwickelt und angewendet, um die Leistungskriterien unter Angabe drei interessierender Variablen zu bewerten. Hierbei handelt es sich um (1) die Brennstoffzellen-Temperatur, (2) die Brennstoff-Flussrate und (3) die Last-Spannung. Das Modell beachtet dabei die Enthalpie, Entropie und Exergie der rein- und rausgehenden Ströme. Wasserstoff mit einem kleinen Anteil an Wasserdampf wird hierfür als Brennstoff-Strom genutzt bzw. angesehen, während Luft verwendet wird, um den Reaktanten-Fluss zu bilden. Dennoch werden später nur die vollen Gase des Stickstoffs und des Sauerstoffs betrachtet. Die Temperaturabhängigkeiten der Reaktionsrate und Leitfähigkeiten werden ebenso berücksichtigt. Das Hauptaugenmerk ist dem zweiten Effizienzgesetz sowie der Exergie-Generation infolge der thermischen Abgabe und dem Vermischen der existierenden Ströme mit der Umgebung gegeben. Der maximale Wirkungsgrad für normale Betriebsbedingungen wenn ausschließlich der Strom über die Last erhalten wird ist für die analysierte Konfiguration und Geometrie nahe 35 %. Brennstoff-Nutzung, Spannungs-Effizienz und Exergie-Generation werden ebenso im Detail für die drei Szenarien bewertet.   Titel AC IMPEDANCE INVESTIGATION OF FLOODING IN MICRO FLOW CHANNELS FOR FUEL CELLS   Autoren Cha, O’Hayre, Prinz Stanford University (01/2004, Lit0124, 5 Seiten, 434 kb)   Zusammenfassung Dieses Dokument stellt eine Untersuchung der Transportphänomene in bezug zum Gasfluss durch die Brennstoffzellen-Mikrokanäle dar, insbesondere wird die Beeinflussung des dimensionalen Ausmaßes der Größenordnung von 100 µm und darunter präsentiert. Die Verwendung des strukturellen Photopolymers (SU-8) aktiviert die direkte Erschaffung der funktionellen Brennstoffzellen-Mikrokanälchen. Vorangegangene experimentelle Untersuchungen sagten aus, das wenn Fluss-Kanäle zu klein sind, diese die Leistung des Brennstoffes als Folge des Flutens reduziert. Für weitergehende Untersuchungen wurde die AC-Impedance-Technik angewendet, um den Massentransfer-Widerstand zu messen. Das Ergebnis bestärkt die Schlussfolgerung, dass kleinere Kanäle den Massentransport-Widerstand als Folge der Überwässerung ansteigen lassen.   Titel Effect of Relative Humidity on Catalytic Activity of Oxygen Reduction in Proton Exchange Mebrane Fuel Cells   Autoren Song, Kunz, Fenton University of Connecticut (01/2004, Lit0012, 1 Seite, 95 kb)   Zusammenfassung Neben einer Erläuterung der Funktionsweise und des Aufbaus von PEMFCs gibt dieser Artikel Aufschluss über den Einfluss des RH-Faktors (RH = Relative Humidity bzw. Wassergehalt der Membran) auf die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle. Diesbezüglich wurden AC-Impedanzspektren und Polarisationskurven bei vier verschiedenen Temperaturen mit je sechs Variationen des RH-Faktors aufgenommen. Als Ergebnis zeigt sich, dass das Overpotential im Befeuchtungsbereich zwischen 20%-50% stark mit steigendem RH sinkt. Ab einem Feuchtefaktor von 50% wird nur noch eine sehr geringe Änderung festgestellt, was sich tendentiell auch in den Impedanzspektren widerspiegelt. Des weiteren zeigt der Artikel die Zusammenhänge des RH-Faktors mit der Protonen-Aktivität und der Hydroxid-Ionen-Menge auf.   Titel Ion exchange resin/polystyrene sulfonate composite membranes for PEM fuel cells   Autoren Chena, Krishnana, Srinivasana, Benzigerb, Bocarslya Department of Chemistry, Princeton University (01/2004, Lit0101, 7 Seiten, 330 kb)   Zusammenfassung Eine neu zusammengesezte Protonenaustauschmembran wurde durch Gießen einer Polystyren-Sulfat-Lösung (PSS) hergestellt mit herabhängenden mikometergroßen Partikeln eines PSS querverbundenen ionenaustauschenden Granulats. Die chemische Kompatibilität dieses Granulates und der PSS ermöglicht stabile Gemische mit bis zu 50 Gewichts-% Granulatanteil. Die Granulat/PSS-Gemisch-Membranen weisen eine bessere Ionenaustauschkapazität auf als PSS Membranen aber die Ionenleitfähigkeit ist gleich der einer PSS. Das Quellen der Gemisch-Membranen als Folge des Wasseraufnahme ist allerdings geringer als das der PSS. Die Gemisch-Membranen sind mechanisch robuster und weisen eine größere chemische Stabilität in einer Brennstoffzelle auf als die PSS-Membranen. Die Polarisierungskurven zeigen einen Langzeitabbau der Membranen; die Zellspannung sinkt innerhalb von 55 Stunden auf 60% für eine PSS-Membran und in 340 Stunden für eine Gemisch-Membran. Die reduzierte Degradationsrate der gemischten Membran lässt erkennen, dass bei weiterer Verfeinerung diese eine Möglichkeit einer nicht allzu teuren Alternative für PEM-Brennstoffzellen werden kann.   Titel Fuels Paradise? How can Chemistry find a way out of the energy crisis?   Autoren Quadt University of Bath (01/2004, Lit0115, 19 Seiten, 282 kb)   Zusammenfassung The title of this literature research project is a challenging one: How can chemistry find a way out of the energy crisis? That an energy crisis is at hand is a commonly accepted fact, also that the burning of fossil fuels is very inefficient and creates heavy pollution. In this paper it is shown, that chemistry (in combination with physics, engineering etc.) offers some means to get out of the energy crisis, namely the technology. What is also needed is political and social acceptance and the backing and understanding that it must put an end to the reliance on fossil fuels. What will the future look like then? There are many paths to get there but most people share the opinion, that we are going towards a hydrogen future. Fuel cells are going to be the major energy sources in the upcoming decades and centuries. The most pressing question is however, how the hydrogen is going to be supplied, i.e. what the infrastructure is going to look like. This will be outlined in chapter 6, hydrogen can be produced from many different sources and it looks like using fossil fuels for hydrogen production would be the easiest option, as it can use the existing infrastructure. This refers to the cover picture of this paper: renewable sources of energy (solar, hydro, biomass, geothermal) can be used to produce hydrogen, effectively leaving us with one of the cleanest energy systems imaginable. The most optimistic thinkers outline a future with decentralized power systems. An electric grid would not be necessary anymore (at least not in the current size), reducing losses from resistance and prohibiting power outages. In this paper the general working principle of Fuel cells in Chapter 1; briefly discuss the physics behind Fuel Cells in Chapter 2; introduce different FCs in Chapter 3; and have a look at the latest research on fuel cell catalysts in Chapter 4. Finally, this paper comments on Safety in Chapter 5 and finishs with Chapter 6 on Hydrogen Production and Storage.   Titel Advanced MEA technology for Hydrogen and Reformate PEMFC Application   Autoren Koehler Umicore (11/2003, Lit0046, 23 Seiten, 2.2 Mb)   Zusammenfassung   In dieser Präsentation werden die grundlegenden technischen Notwendigkeiten für MEAs anwendungsspezifisch geschildert. Es werden die Elektrodenentwicklung sowie die genutzten Katalysatoren der Kathode (Wasserstoffsystem) und der Anode (Reformatsystem) erläutert und mögliche Lösungen zur Verbesserung der MEA-Subkomponenten mit dem Hauptaugenmerk auf die Leistung und Lebenszeit der MEA erörtert. Des weiteren werden unterschiedliche Darstellungsmöglichkeiten hinsichtlich der jeweiligen Vor- und Nachteile untersucht. So dienen beispielsweise die Tafel-Plot-Technik für die Entwicklung des Kathodenkatalysators, die EIS für die Entwicklung der Elektroden sowie dem Ersatzschaltbildentwurf und die Anodenpolarisationsmessungen, um Degradationseffekte zu beobachten. Als experimentelle Beispiele werden Lebenszeit und Leistung charakterisiert.     Titel The Air/Platinum/Nafion Tripl-Phase Boundary: Characteristics, Scaling and Implications for Fuel Cells   Autoren O`Hayre, Prinz Stanford university (11/2003, Lit0049, 7 Seiten, 1.4 Mb)   Zusammenfassung   Diese Veröffentlichung untersucht die heterogenen Kinetiken der Sauerstoff-Reduktionsreaktion (ORR) an der Pt/Nafion/Luft Dreifachphasengrenze (TPB). Dieses System ist besonders für Niedrigtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen-Anwendungen von Interesse. Ein fokussiertes Ionenstrahl-System wird genutzt, um geometrisch einfache Platinmikrostrukturen direkt auf die Nafion-Elektrolytmembranen aufzubauen. Durch das Variieren der Größe und Form der Platinstrukturen werden die Funktion und Eigenschaften der TPB erläutert. Strom-Spannungs- und EIS-Messungen sagen aus, dass die ORR-Kinetik mit der TPB-Länge steigt. Ein kapazitiver Widerstand pro TPB-Einheitslänge von 6*10^9 Ohm µm wird unter Kleinsignal-Bedingungen bei Raumtemperatur extrahiert. Auch wenn dieser Wert von mikroskopischen Messungen der geometrisch einfachen Platin-Strukturen ermittelt wurde, ist es in der Praxis dadurch möglich, die Bulk-Leistung einer großflächig gesputterten Platin-Katalysator-Brennstoffzelle vorherzusagen.     Titel Standardlösungen für die Brennstoffzellenprüfung   Autoren Mathias Bode FuelCon (10/2003, Lit0139, 2 Seiten, 0.9 kb)   Zusammenfassung Der vorliegende Artikel zeigt den aktuellen Stand der Prüftechnologie für Brennstoffzellen auf. Neben den Bestandteilen eines Brennstoffzellen-Teststandes, die stichpunkthaft beschrieben sind, ist auch der generelle Aufbau eines solchen Prüfstandes skizziert. Ferner sind zudem die Sicherheitanforderungen, d.h. die zu ergreifenden Maßnahmen zum Verhindern des Auftretens explosionsfähiger Atmosphären aufgezählt und auf welche Kennzeichnung diesbezüglich an den Testständen zu achten ist. Im Anschluss daran bespricht dieser Artikel die verschiedenen Teststandtypen, wie beispielsweise MEA-, Stack- und System- sowie Komponententeststände, bezüglich ihrer Eignung und deren Anwendungen. Abschließend gibt das Dokument noch einen Ausblick über die Richtung der Weiterentwicklung und Verbesserung solcher Prüfstände.   Titel Development and characterization of a silicon-based micro direct methanol fuel cell   Autoren Lua, Wang, Yen , Zhang Pennsylvania State University, Electrochemical Engine Center (ECEC) (09/2003, Lit0129, 8 Seiten, 325 kb)   Zusammenfassung In dieser Studie wurde eine siliziumbasierende Mikro-Direktmethanol-Brennstoffzelle (µDMFC), vorgesehen für tragbare Anwendungen, entwickelt und deren elektrochemische Charakterisierung durchgeführt. Anode und Kathode wurden dabei mit Kanal- und Rippen-Breiten von 750 µm und Kanaltiefen von 400 µm auf einem Silizium-Wafer durch Anwenden der microelektromechanischen System-Technologie (MEMS) hergestellt. Eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) wurde dabei speziell hergestellt, um die Methanol Überkreuzung abzumildern. Diese MEA-Bestandteile ist eine veränderte Anoden-Verstärkungsstruktur, in welche eine kompakte mikroporöse Schicht hinzugefügt wurde, um eine zusätzliche Barriere für den Methanoltransport zu erzeugen, wodurch die Rate des über die Polymermembran kreuzenden Methanols verringert wird. Aufwendige Zell-Polarisationstests zeigten eine maximale Leistungsdichte von 50 mW/cm² bei Verwendung einer 2M-Methanol-Einspeisung bei 60 °C. Als die Zelle bei Raumtemperatur betrieben wurde, zeigte sich die maximale Leistungsdichte mit einem Wert von 16 mW/cm², sowohl bei 2- als auch bei 4M-Methanol-Einspeisung. Ferner wurde herausgefunden, dass die gegenwärtige µDMFC immer noch eine angemessene Leistung unter 8M-Methanol-Lösung bei Raumtemperatur aufweist.   Titel Ultra-Thin Composite membrane-electrode Assembly for High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel cells   Autoren Yuh, Kopp, Patel Fuel Cell Energy Inc (08/2003, Lit0044, 4 Seiten, 214 kb)   Zusammenfassung   Ziele dieses Artikels sind die Darstellung und die Lösung der technischen Schwierigkeiten bei der Entwicklung eines ultra dünnen Gemisches für eine MEA einer Hochtemperatur-PEMFC, wie beispielsweise Wasserstoff-Reinheit, CO-Reinigung und thermisches Management sowie Wassermanagement. Dabei soll die Membran möglichst beständig und haltbar sein sowie eine Betriebstemperatur im Bereich von 100-140 °C aushalten, einen möglichst kleinen Membranwiderstand und eine möglichst hohe Ionenleitfähigkeit bei vernachlässigbarer Elektronenleitfähigkeit aufweisen. Zudem wird eine hohe mechanische Belastbarkeit angestrebt.     Titel EXPERIMENTAL DIAGNOSTICS OF PEM FUEL CELLS   Autoren Mughal University of Waterloo (07/2003, Lit0080, 64 Seiten, 778 kb)   Zusammenfassung Die Einleitung dieser Präsentation liefert das Grundwissen in bezug auf eine PEMFC, der Komponenten einer solchen sowie deren Funktionen. Auch werden Auswirkungen der Betriebsbedingungen auf die Leistung der Zelle beschrieben. Zusätzlich liefert diese Präsentation einen umfangreichen Literaturüberblick mit stichpunkthafter Beschreibung der in den einzelnen Literatustellen enthaltenen Informationen. Anschließend werden die hier aufgeführten experimentellen Apparaturen hinsichtlich der Auswahl der Parameter, Hypothesen, Testzellen-Spezifikationen und Testausrüstungen diskutiert. Ferner werden die wichtigsten Messtechniken zur Charakterisierung der Brennstoffzellen erklärt, das optimale Management der Zelle in bezug auf dem Einfluss der Befeuchtung bzw. dem des Wassertransportes in einer Brennstoffzelle erläutert, und beschrieben, welche Parameter wie variiert werden müssen, um entweder die Austrocknung bzw. das Fluten der Zelle zu erreichen. Dahingehend wird aufgezeigt, was die Wahl eines hohen bzw. niedrigen Temperatur-, Druck- und Stöchiometrie-Verhältnisses bezogen auf die Leistung der Brennstoffzelle bewirkt und das Finden optimaler Parameter für Druck, Temperatur sowie relativer Feuchte von Anode und Kathode geklärt. Auch zeigt die Präsentation ein Beispiel einer automatischen Teststation sowie verschiedene Beispiele von Skript-Programmabläufen zum Durchführen einer vollautomatischen Messung und diskutiert die experimentellen Ergebnisse bezüglich der ohmschen Polarisation und der begrenzenden Effekte auf die Reaktanten an diversen Kurvenverläufen, die bei Variation der zuvor geschilderten Parameter aufgenommen wurden. Es wird zudem eine detaillierte Modelliierung eines Ersatzschaltbildes der Brennstoffzelle durchgeführt und die so simulierten Resultate mit den gemessenen verglichen.   Titel ENHANCEMENT OF CARBON MONOXIDE TOLERANCE IN PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS   Autoren Escribano, Fourneron CEA-Grenoble (06/2003, Lit0122, 3 Seiten, 292 kb)   Zusammenfassung Einer der Rückschläge in der Entwicklung der Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs), die reformierte Brenngase verwenden, ist die Anwesenheit von Kohlenmonoxid (CO) im Reformat, welches die Leistung durch Vergiftung des Anoden-Katalysators drastisch reduziert. Die Erhöhung der CO-Toleranz sollte dabei helfen die Wasserstoff-Erzeugung zu vereinfachen und daher auch die Kosten des Brennstoffzellen-Systems zu reduzieren. Aus diesem Grunde behandelt dieser Artikel die CO-Vergiftung der Anoden in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen. Experimente wurden durchgeführt, um den Einfluss der Zusammensetzung des Anoden-Katalysators und der Betriebstemperatur herauszufinden. Ferner gibt dieser Artikel eine detaillierte Beschreibung der verwendeten Zelle bzw. deren Komponenten sowie der genutzten Werkstoffe der experimentellen Durchführung. In diesem Schreiben wird die Untersuchung des durch die CO-Vergiftung verursachten Spannungsverlustes in der Polarisationskurve sowie die Spannungsstabilität nach einigen Stunden der Vergiftung und Erholung der Leistung, wenn der Anode purer Wasserstoff zugeführt wird, gezeigt. Anschließend werden die erhaltenen Ergebnisse detailliert besprochen. Die gezogenen Schlussfolgerungen sind einerseits, dass sich bei bestimmten Bedingungen (80°C, hoher Druck) die CO-Toleranz durch Zufuhr einer kleinen Menge Mo zum PtRu erhöht werden kann. Andererseits kann die Erhöhung der CO-Toleranz auch leichter mit Hilfe eines Standard-Katalysators wie PtRu ausschließlich durch Erhöhen der Temperatur über 120°C vollzogen werden. Dennoch beinhaltet dieses Vorhaben das Finden einer Lösung für den Elektrolyten und die Befeuchtung bei niedrigen Drücken. Schlussfolgernd verbleibt, dass es mit einem optimierten tri-metallischen Katalysator möglich sein sollte eine hohe CO-Tolerant auch bei gewöhnlichen Betriebsbedingungen (Tzelle ≤ 100°C und niedriger Druck) zu erreichen.   Titel Investigation on Storage Technologies for Intermittent Renewable Energies: Evaluation and recommended R&D strategy   Autoren Boulanger, Perrin CEA-GENEC (06/2003, Lit0117, 45 Seiten, 2.1 Mb)   Zusammenfassung In der Speicherung von Elektrizität mittels Wasserstoff ist die Brennstoffzelle eines der ausschlaggebensten Elemente, es könnte das Element mit der niedrigsten Verfallszeit sein. Aus diesem Grund wird in dem ersten Abschnitt die Brennstoffzellentechnik sehr präzise erörtert. Im Anschluss daran wird die Anwendung einer Brennstoffzelle als Teil eines Speichersystems für erneuerbare Energien beschrieben. In erster Linie muss die Brennstoffzelle mit einem Brennstoff gespeist werden, welcher im Falle des Speicher-Systems auf erneuerbare Energien basiert, dieser Brennstoff ist Wasserstoff. Wasserstoff kann dabei mit unterschiedlichsten Methoden hergestellt werden, welche allesamt beschrieben werden. Zweitens, muss der Wasserstoff jedoch, unabhängig davon wie er erzeugt wurde, gespeichert werden bevor er in der Brennstoffzelle genutzt werden kann. Daher werden auch die unterschiedlichen Technologien für die Wasserstoffspeicherung betractet. Dieser Bericht soll eine zentralisierende Information über die Speicherung der erneuerbaren Energien anhand der Elektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Brennstoffzellen-Auslastung geben und ist daher keineswegs vollständig.   Titel Three-dimensional computational analysis of transport phenomena in a PEM fuel cell, a parametric study   Autoren Berning, Djilali Institute for Integrated Energy Systems, University of Victoria (06/2003, Lit0111, 13 Seiten, 811 kb)   Zusammenfassung Dieses Dokument stellt die Ergebnisse einer parametrischen Studie ausgeführt mit einem vorher beschriebenen dreidimensionalen, nicht isothermen Modell einer Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzelle dar. Die Auswirkungen der verschiedenen Betriebsparameter wie z. B. Temperatur und Druck auf die Brennstoffzellenleistung wurde detailliert untersucht. Es wurde herausgefunden, dass um physikalisch realistische Ergebnisse zu erhalten, experimentelle Messungen verschiedener Modellparameter nötig sind. Die Resultate zeigen dabei eine qualitativ gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen aus der Literatur. Zusätzlich wurden geometrische als auch Materialparameter wie beispielsweise die Gasdiffusionselektrodendicke (GDE-Dicke) und Poriosität als auch das Verhältnis zwischen der Kanalbreite und der Bodenfläche untersucht. Es wurde ermittelt, dass der Kontaktwiderstand im Inneren der Zelle für die Bewertung des Einflusses solcher Parameter auf die Leistung der Brennstoffzelle eine wichtige Rolle spielt. Die Ergebnisse zeigen die Nützlichkeit eines solchen rechenbetonten Modells als ein Design- und Optimierungswerkzeug.   Titel Development of novel self-humidifying composite membranes for fuel cells   Autoren Liu, Yi, Xing, Yu, Hou, Fu Fuel Cell RD Center, Dalian Institute of Chemical Physics (05/2003, Lit0131, 9 Seiten, 362 kb)   Zusammenfassung Eine neue Herstellungsmethode für selbstbefeuchtende Membranen von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) wurde entwickelt. Durch Anwenden der Lösungsabdruck-Methode, können die PTFE-Porensubstrate in diesen zusammengesetzten Membranen, deren Kraft verstärken und die selbstbefeuchtenden Schichten nahe der Anodenseite verteilen. Verglichen mit den Zellen, die mit einer durchschnittlichen Membran ausgestattet sind, verbessern die Zellen mit den selbstbefeuchtenden Protonenaustauschmembranen (PEMs) sowohl die Zellspannung als auch die Stromdichte unter trockenen Bedingungen dramatisch. Die Zelle, die die Pt/C-PEM nutzt zeigt dabei die beste und stabilste Leistung. Die EIS-Technik erwies, dass diese selbstbefeuchtenden Gemisch-Membranen den Leitfähigkeitsverlust der Membran unter trockenen Bedingungen minimieren kann.   Titel Introduction to Fuel Cell Technology   Autoren Rayment, Sherwin Department of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Notre Dame (05/2003, Lit0079, 156 Seiten, 2.1 Mb)   Zusammenfassung Dieses Schreiben ist in drei Teile untergliedert. In der Einleitung wird eine oberflächliche Berschreibung der Brennstoffzellengrundlagen gegeben, welche in einem der späteren Abschnitte vertieft wird. Weiterhin umfasst die Einleitung den geschichtlichen Hintergrund der Brennstoffzellentechnologie und es wird schließlich die Frage geklärt, warum Brennstoffzellen überhaupt zum Gegenstand der Forschung geworden sind. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit den Brennstoffzellengrundlagen sehr detailliert. Es werden hier Probleme angesprochen, wie die maximal erreichbare Leerlaufspannung und Effizienz einer Brennstoffzelle sowie die Gründe für den Spannungsverlust. Ferner werden alle konventionellen Brennstoffzellenarten sehr genau in bezug auf ihre Leistung, Konfiguration bzw. ihren Aufbau und ihre Betriebsparameter beschrieben. Der abschließende Teil dieser Arbeit stellt die gegenwärtigen und zukünftigen Anwendungen und Forschungsgegenstände von Brennstoffzellen dar. Darunter fallen die Erläuterungen zu den Brennstoffzellenkomponenten, der Produktionsverfahren zum Herstellen des Wasserstoffs aus "natürlichem" Gas, aus Kohlengas und Biobrennstoffen sowie die Simulation und Steuerung einer PEMFC, als auch zur Kostenanalyse u.a. Möglichkeiten zur Kostenreduzierung.   Titel Applications to SOFC   Autoren Tuller, Hertz, Lappalainen Massachusetts Institute of Technology (05/2003, Lit0050, 28 Seiten, 1.9 Mb)   Zusammenfassung   Ziel dieser Präsentation ist es die Frage zu beantworten, wie ein mechanisch stabiler und pinhole-freier Elektrolyt erzeugt werden kann. Die Diskussion bezüglich dieser Frage führt zu der Beschreibung einer Technik, die als Korngrenzen-Konstruktion bezeichnet wird. Diesbezüglich zeigt diese Präsentation die Herausforderungen und Möglichkeiten auf. Des weiteren diskutiert diese Arbeit die verschiedenen Methoden um diese dünnen Elektrolyteschichten zu produzieren. Im Anschluss daran wird die Charakterisierung der Mikrostrukturen dieser abgeschiedenen Schichten durchgeführt. Hauptsächlich angewendete Techniken sind dabei die AFM und die Röntgenbeugung. Zusätzlich werden CV-Messungen und die Impedanzspektroskopie am Beispiel eines MOS-Kondensators erklärt. Abschließend wird die Weiterentwicklung der Leistung einer Mikro-Brennstoffzelle dargestellt.     Titel In-line Regelung der Methanol-Konzentration in einem Brennstoffzellen Teststand   Autoren Köllmann PSI Paul Scherrer Institut (03/2003, Lit0067, 79 Seiten, 1.3 Mb)   Zusammenfassung Diese Diplomarbeit erläutert zunächst die thermodynamischen und elektrochemischen Grundlagen einer DMFC, wie beispielsweise den Aufbau, das Funktionsprinzip sowie das Leerlauf- und dynamische Betriebsverhalten. Des weiteren werden die physikalischen Grundlagen von analytischen Konzentrationsmessverfahren wie dem Dichtemessverfahren, dem spektroskopischen Verfahren sowie Konzentrationsmessungen mittels Ultraschall beschrieben. Dabei erfolgt die Beurteilung dieser verschiedenen Konzentrationsmessverfahren hauptsächlich bezüglich der Sensibilität bzw. der Empfindlichkeit, den Kosten und dem Zweck. Diesbezüglich werden insbesondere konstruktive und experimentelle Probleme beschrieben, u. a. die Umgebung des Teststands, dessen Modifikation, Dimensionierung und Kalibrierung. Zudem wird im experimentellen Teil dieser Arbeit die Brennstoffzelle anhand der aufgenommenen Strom-Spannungs-Kennlinien charakterisiert.   Titel NEW POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANES FOR FUEL CELLS OPERATING ABOVE 100°C- APPROACHES AND RECENT PROGRESS   Autoren Li, Jensen, He, Bjerrum Department of Chemistry, Technical University of Denmark (03/2003, Lit0116, 15 Seiten, 379 kb)   Zusammenfassung Der neueste Stand der Technik der PEMFC-Technologie basiert auf perfluorsulfatischer Säure (PFSA)-Polymermembranen, welche bei einer typischen Temperatur von 80°C betrieben werden. Die neueste Entwicklung diesem Gebiet ist ein alternativer Polymerelektrolyt für den Betrieb oberhalb von 100°C. Dieses Schreiben gibt einen Überblick über diese Entwicklung, welcher in drei Gruppen untergliedert ist: modifizierte PFSA-Membranen, alternative Sulfat-Polymere und ihre inorganischen Gemisch-Membranen sowie Säure-Base-Komplex-Membranen. Die Hochtemperatur-PEMFC wurde als Brennstoffzelle mit vorteilhaften Eigenschaften wie beispielsweise schneller Elektrodenkinetik, hoher CO-Toleranz, einfaches thermisches Management sowie Wassermanagement und mögliche Integration mit der Brennstoff-Verarbeitungseinheit vorgestellt.   Titel SIMULATION STUDY OF A PEM FUEL CELL SYSTEM FED BY HYDROGEN PRODUCED BY PARTIAL OXIDATION   Autoren Ozdogan, Ersoz, Olgun Marmara University (01/2003, Lit0120, 13 Seiten, 231 kb)   Zusammenfassung Im Rahmen der nachhaltigenden Entwicklung effizienter und reiner, wenn möglich gar schadstofffreier Energieproduktions-Technologien, zeigte sich deren äußerste Wichtigkeit für die verschiedensten Sektoren wie dem Energieversorgungsbetrieb, der Industrie, der Haushalte und der Beförderungsmittel. Niedertemperatur-Brennstoffzellensysteme sind für die entsprechende Versorgung von Transportsystemen wie Automobile und LKW in einer effizienten und niedrigemittierenden Weise bestens geeignet. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen-Systeme bilden dabei die vielversprechendste Niedertemperatur-Brennstoffzellen-Option, die weltweit entwickelt wurde. PEM-Brennstoffzellen generieren den elektrischen Strom aus Luft und Wasserstoff oder aber aus wasserstoffreichem Gas mittels elektroschemischer Reaktionen. Wasser und überschüssige Wärme sind die einzigen Nebenprodukte von PEM-Brennstoffzellen. Es herrscht großes Interesse in bezug auf die Umwandlung gegenwärtiger, kohlenwasserstoffhaltiger Beförderungsbrennstoffe wie Benzin und Diesel in wasserstoffreiches Gas, was für PEM-Brennstoffzellen akzeptabel ist. Wasserstoffreiche Gase können aus konventionellen Beförderungsbrennstoffen mittels unterschiedlichster Reformer-Technologien hergestellt werden. Dampf-Reformierung, partielle Oxidation und autothermale Reformierung sind die drei Hauptreformierungs-Technologien. In diesem Dokument werden die Ergebnisse der Simulationsuntersuchung für eine PEM-Brennstoffzelle mit partieller Oxidation diskutiert. Zwei flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoffe wurden ausgewählt, um die Auswirkung der mittleren molaren Masse des Kohlenwasserstoffes auf die Brennstoff-Verarbeitungseffizienz zu untersuchen. Die allgemeine Systemeffizienz hängt von der Brennstoffzu- bzw. Vorbereitung und der Brennstoffeffektivität sowie von der Hitzeintegration innerhalb des Systems ab. Es ist wünschenswert die Gesamtsystemeffizienz für elektrische Netzleistungen bei 100 kW zu untersuchen, um den Umfang der Transportanwendungen zu berücksichtigen. Die Ergebnisse geben die Brennstoffeigenschaften, die Betriebsparameter des Brennstoff-Zubereitungssystems und Polarisationskurven-Charakteristika von PEM-Brennstoffzellen an, welche alle die gesamte Systemeffizienz bewerten.   Titel Hardware Development For Impedance Spectroscopy on A 4-Cell PEMFC Stack Under Load   Autoren Merida, Harrington, McLean, Djilali University of Victoria (01/2003, Lit0011, 9 Seiten, 491 kb)   Zusammenfassung Dieser Artikel gibt eine allgemeine Funktionsbeschreibung bezüglich der Elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS). Es wird der generelle Nutzen dieses Messverfahrens geklärt, der darin besteht ein äquivalentes elektrisches Modell für das zu untersuchende System zu erstellen. Der Leser erfährt etwas über die benötigte Hardware, um die Impedanz direkt als Funktion der Frequenz messen zu können und welche Informationen aus den so aufgenommenen Spektren entnommen werden können. Allerdings ist die quantitative Analyse dieser Spektren nicht Bestandteil dieses Artikels. Es wird lediglich auf weiterführende Literatur verwiesen. Zusätzlich zeigt der Artikel zwei Fehlerarten auf, welche besonders bei PEMFC-Stacks unter realen Bertiebsbedingungen auftreten. Diesbezüglich wird eine experimentelle Untersuchung an einem Stack beschrieben, der aus vier kleinen in Reihe geschalteten Einzelzellen besteht und durch wasserbeheizte Bereiche getrennt ist, um die Zufuhr und Konditionierung der Reaktanden jeder individuellen Zelle kontrollieren zu können. Ergebnis dieser Untersuchung ist, dass selbst bei moderaten Stromdichten eine deutliche Differenz zwischen dem Potential einer normalkonditionierten Zelle und dem einer gefluteten Zelle besteht. Auch wird festgestellt, dass bei sehr hohen Strömen diese Differenz stärker in Erscheinung tritt. Zur Darstellung der Potentialdifferenz werden die aufgenommenen Polarisationskurven der einzelenen Zellen gegenübergestellt.   Titel Interpretation of Impedance Spectra with State-Space Modelling   Autoren Prestat, Gaukler ETH Zürich (01/2003, Lit0020, 1 Seite, 100 kb)   Zusammenfassung Bei dieser Literaturstelle handelt es sich um ein Informationsposter, welches eine übersichtliche Beschreibung bezüglich der Modellbildung der Impedanzen von Brennstoffzellen liefert. Ziel dieses Schreibens ist die Darstellung der numerischen Simulation der elektrochemischen Impedanzen mit Hilfe eines aussagekräftigen und effizienten Ansatzes, der Zustandsraum-Modellierung. Diese Modellbildung dient im Wesentlichen der Interpretation der gemessenen Impedanzspektren. Weiterhin werden die Ergebnisse der durchgeführten Simulationen mit den experimentellen Impedanzdaten verglichen und die aufgestellten Modelle so nach ihrer Güte bewertet. Auch enthält das Poster Erläuterungen bezüglich der Sauerstoff-Reduktionsmechanismen und der Kinetik an den SOFC- Kathoden.   Titel Modelling Impedance Diagrams of Fuel Cell   Autoren Bulte, Le Gorrec, Diard, Walkievicz Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-Chimie des Matériaux et Interfaces (01/2003, Lit0019, 1 Seite, 111 kb)   Zusammenfassung   Der vorliegende Artikel beschreibt das Aufstellen eines DC- und AC-Impedanzmodells von Brennstoffzellen. In Anlehnung an die DC- sowie AC-Strommessungen beinhaltet dieses Modell auch die Verteilungen, die dem internen Widerstand, der Kinetik der Sauerstoff-Reduktion, der Wasserstoff-Oxidation und dem Massentransport durch die Gasdiffusionsschicht zugeordnet werden können. In dem Ansatz des Modells ist allerdings die Diffusion und der ohmsche Abfall im aktiven Layer vernachlässigt bzw. nicht berücksichtigt worden. Es wird im Speziellen ein Ersatzschaltbild für die PEMFC entwickelt und anhand dessen Impedanzdiagramme simuliert. Zudem klärt der Artikel die Entstehung der Halbkreise in der Nyquist-Darstellung und ordnet sie den physikalischen Phänomenen als auch den äquivalenten Bauelementen des Ersatzschaltbildes zu.     Titel Chemical Modification of Fuel Cell Catalysts and Electrochemistry of Proton Exchange Membrane Fuel Cell Electrodes   Autoren Easton Department of Chemistry, Memorial University of Newfoundland (01/2003, Lit0082, 220 Seiten, 1.3 Mb)   Zusammenfassung Eines der Hauptziele dieses Forschungsberichtes war die Untersuchung des Ionen-Transportes innerhalb der Katalysatorschicht von Brennstoffzellenelektroden sowie der Versuch diesen zu verbessern. Eine Methode, die angewendet wurde den Ionen-Transport im Innern einer Brennstoffzellenelektrode zu studieren war es elektroative Metalkomplexe als Probe in die Katalysatorschicht einzubauen. Es wurde herausgefunden, dass ein kleiner Anteil dieser Komplexe elektrochemisch aktiv in der Kathode einer betriebenen Brennstoffzelle war, im Vergleich zu gleichartigen Elektroden, die im Kontakt mit einer wässrigen Schwefelsäurelösung standen. Es ist vorauszusehen, das in einer Vielzahl der Fälle die Methoden der elektroativen Proben erfolgreicher sind oder ergänzend bezüglich den Standardmethoden sein können. Elektrochemische Impedanzspektroskopie wurde zudem auch für die Untersuchung des Ionen-Transportes in den Brennstoffzellen-Katalysatorschichten genutzt. Gefunden wurde, dass die Begrenzung der Kapazität mit der aktiven Fläche korreliert. Ebenso zeigen die Ergebnisse, dass das nicht ideale Impedanzverhalten der Brennstoffzellenelektroden aufgrund der Variation der ionischen Leitfähigkeit mit dem Abstand von der Membran auftritt. Um die Protonenleitfähigkeit in der Katalysatorschicht zu erhöhen, wurde der Zusatz von Sulfat-Silan direkt zur Katalysatoroberfläche erforscht. Ein weiteres wichtiges Ziel dieser Arbeit war es die Materialien aus der Direkt Methanol Brennstoffzellen bestehen (DMFC) zu untersuchen. In diesem Schreiben wird zudem über die systematische Optimierung jeder Komponente von Membran-Elektroden-Anordnungen, bei Verwendung von Standard-Brennstoffzellen-Materialien berichtet. Dieses führte zu einer signifikanten Verbesserung der Leistung.   Titel In Situ Current Distribution Measurements in Polymer Electrolyte Fuel Cells   Autoren Mench, Wang, Ishikawab Electrochemical Engine Center and Department of Mechanical and Nuclear Engineering (ECS) (01/2003, Lit0084, 8 Seiten, 1.1 Mb)   Zusammenfassung Es hat viele moderne Interessen und Entwicklungen bezüglich Methoden gegeben, welche die Stromverteilung in einer betriebenen Pilymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) sehr genau messen. Dieser Artikel stellt die Ergebnisse einer neuen Technik dar, die ein segmentiertes Flow Field mit nicht verformten Standard-MEAs und Gasdiffusionsschichten nutzt. Viele Strommessungen wurden dabei simultan mit Hilfe eines Multikanal-Potentiostaten durchgeführt, um für den zeitlichen und räumlichen Datenverlauf eine hohe Auflösung zu erzielen. Die dargestellten Datenverläufe zeigen Streuungen der Kathoden-Stöchiometrie-Variation sowie transientes Fluten anhand der lokalen Stromdichte. Es wird gezeigt, dass die Zeitrate für die Flüssigkeits-Anreicherung in den Gasdiffusionsporen viel größer ist als die jeglicher elektrochemischer Transportprozesse oder Transportprozesse einer Gasphasen-Spezies. Um die PEFC-Model-Validierung auf den neuesten Stand zu bringen bzw. dieses Vorhaben zu ermöglichen, wird ein idealisiertes, schlangenartiges Einzeldurchlauf-Flow-Field verwendet, dessen exakte Geometrie vorgestellt wird.   Titel Effect of ambient conditions on performance and current distribution of a polymer electrolyte membrane fuel cell   Autoren Hottinen, Noponenen, Mennola, Himanen, Mikkola, Lund Helsinki University of Technology, Laboratory of Advanced Energy Systems (01/2003, Lit0086, 7 Seiten, 342 kb)   Zusammenfassung Die Leistung sowie der Stromverbrauch einer "frei atmenden" Polymerelektrolymembran-Brennstoffzelle (PEMFC) wurde experimentell in einer klimatisierten Kammer untersucht, in welcher die Temperatur und die relative Feuchte kontrolliert wurden. Die Leistung wurde während der Simulation der Umgebungsbedingungen im Temperaturbereich von 10°C bis 40°C studiert. Der Stromverlauf hingegen wurde mit einem segmentierten Stromkollektor gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Betriebsbedingungen einen signifikanten Einfluss auf die Leistung einer Brennstoffzelle haben. Es wurde herausgefunden, dass ein Temperatur-Gradient zwischen der Brennstoffzelle und der Luft, die für das Erreichen eines effizienten Sauerstofftransportes zur Elektrode benötigt wird, vorherrscht. Des weiteren bewirkt die Änderung der Luftbefeuchtung große Veränderungen im Massendiffusions-Überpotential bei höheren Temperaturen.   Titel Intermediate Temperature SOFC based on fully intergrated Plasma sprayed Componets   Autoren Ma, Hui, Zhang, Dai, Roth, Xiao, Reisner Inframat Corp, US Nanocorp (01/2003, Lit0047, 6 Seiten, 582 kb)   Zusammenfassung   Diese Arbeit zeigt die Herstellung von SOFCs, die bei einer Zwischentemperatur betrieben unter Nutzung von Komponenten werden, die durch Plasmaspray-Technologie hergestellt wurden und schätzt die Leistung der SOFC-Einheitszelle in einem Temperaturbereich von 500 - 800 °C ab. Einzelzellen bestehend aus einer LaSrMnO3 ("LSM")-Kathode, einem LaSrGaMgO3 ("LSGM")-Elektrolyten und einer Ni/YSZ-Anode wurden in aufeinanderfolgenden atmosphärischen Plasmasprühprozessen hergestellt. Diese Plasmasprühprozesse wurden optimiert und für jede Schicht zugeschnitten, um eine hochdurchlässige Kathoden- und Anodenschicht als auch eine hochdichte Eletrolytschicht zu erreichen. Der Haupterfolg wurde dabei bei der Produktion des LSGM-Elektrolytfilms mit hoher Dichte und freier Rissbildung verbucht. Elekrochemische Impedanzspektroskopie wurde angewendet, um die Leitfähigkeit der Elektrodenschichten und insbesondere den Widerstand der Elektrolytschicht zu untersuchen. Herausgefunden wurde, dass die Heizbehandlung großen Einfluss auf die spezifische Leitfähigkeit der gesprühten Elektrolytschichten haben und, dass die spezifische Leitfähigkeit der beheizten Elektrolytschicht dramatisch mit der gleichen Größenordnung anstieg wie die der gesinterten LSGM-Kügelchen. Die experimentell gefundenen Ergebnisse haben gezeigt, dass das Plasmasprühverfahren großes Potential für die integrierte Fertigung von Mitteltemperatur-SOFC-Einheiten haben.     Titel Diffusion media materials and characterization   Autoren Mathias, Roth, Fleming, Lehnert General Motors, Adam Opel AG (01/2003, Lit0098, 21 Seiten, 1.4 Mb)   Zusammenfassung Einleitend werden in diesem Bericht die vielen speziellen Funktionen eines Gasdiffusionsmediums erklärt. Im Anschluss daran wird über die zukünftige Entwicklung der PEM-Brennstoffzellen spekuliert. Ferner beschreibt dieser Artikel ein neuartiges kohlenstoff-basierendes Diffusionsmedium und vergleicht es mit konventionellen Medien. Zudem werden auch die schrittweise Herstellung sowie alternative Methoden zur Herstellung des Kohlefaser-Papiers aufgezeigt als auch hinsichtlich ihrer Effizienz miteinander verglichen. Ebenso werden die Handhabung solcher Diffusionsmedien sowie die hier angewendeten Charakterisierungsmethoden, wie beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit, mechanische Charakterisierung, Untersuchung der Dicke, Porösität und Porengrößeverteilung, Flüssigkeitsdurchlässigkeit, Oberflächen-Energie sowie die Brennstoffzellen-Charakterisierung anhand von Strom-Temperatur-Abhängigkeiten und Polarisationskurven. Diesbezüglich liefert der Bericht eine detallierte Beschreibung der Funktionsweise und Durchführung der jeweiligen Charakterisierungsmethode sowie deren mathematische Berschreibungen.   Titel )A fuel cell model for building cogeneration applications   Autoren Ferguson, Ugursal Canadian Residential Energy Enduse Data and Analysis Centre (01/2003, Lit0073, 8 Seiten, 844 kb)   Zusammenfassung In diesem Artikel wurde ein quasi-stetiges Model für Heizkraftwerk- PEM-Brennstoffzellen-Systeme entwickelt für den Zweck einer durchgehend aufbauenden Simulation. Das Modell kann für den jeweils genutzten Brennstoff des Brennstoffzellen-Systems die Wärme- und Elektrizitätproduktion als Antwort auf die auferlegte Last voraussagen. Es wird die Modellbildung mit samt der Theorie, Struktur und Validation diskutiert und einleitend präsentierte Ergebnisse demonstrieren den Nutzen des Modells anhand eines aufbauenden Simulationsprogrammes. Ebenso zeigt dieser Artikel die ökonomischen Gründe für die Forschung an Brennstoffzellen auf. Anschließend erfolgt in dieser Arbeit ein Vergleich der Leistung der Wärmekraftmaschine (Carnot-Kreislauf) und der Brennstoffzelle in bezug auf Wirkungsgrad, Kosten sowie Umweltbelastung. Zudem wird eine umfassende Beschreibung der einzelnen Untersysteme einer Brennstoffzelle gegeben, wie beispielsweise dem Brennstoffzellen-Stack, dem Brennstoff-Prozessor und Zusatzsysteme. Weiterhin werden die drei Arten der Polarisationsverluste diskutiert, die grundlegenden elektrochemischen sowie thermodynamischen Kenntnisse vermittelt, um den dann folgenden parametrischen Modellansatz zu verstehen, und gezeigt wie die Modelstruktur sowie die Validation und die einleitenden Ergebnisse getätigt bzw.Schritt für Schritt hergeleitet wurden.   Titel An In Situ Method for Determination of Current Distribution in PEM Fuel Cells Applied to a Direct Methanol Fuel Cell   Autoren Mench, Wang (11/2002, Lit0097, 7 Seiten, 152 kb)   Zusammenfassung Dieses Dokument beschreibt und demonstriert eine neue Methode für die Ermittlung der Stromdichteverteilung in einer arbeitenden Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC). Diese Technik ist dabei eine Modifikation der Stromabbildungstechnik, die mit einem Feld von Shuntwiderständen eingebettet in einer Strom sammelnden Platte durchgeführt wird. Nicht verformte Standard-Membranelektroden-Anordnungen werden mit Gasdiffusionsschichten direkt mit einem elektrisch segmentierten Stromkollektor/Flow Field in Kontakt gebracht. Eine Vielzahl von Strommessungen wurden dabei simultan durchgeführt, was eine Erfassung des transienten Verlaufes mit einem Multikanal-Potentiotaten ermöglicht. Sowohl der stetige Zustand als auch die transienten Daten werden für eine betriebene, flüssig abgesättigte Methanol-Brennstoffzelle dargestellt. Dabei wurde das Fluten der Kathode vorhergesagt und scheint auch für relativ hohe Kathoden-Flussraten einzutreten. Diese Technik kann zu dem Wissen und Verständnis der Schlüsselphänomene wie beispielsweise das Wassermanagement und der Verlauf der Spezies in einer PEM-Brennstoffzelle beitragen.   Titel Entwicklung von Kathodenstrukturen für die Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC   Autoren Weber (07/2002, Lit0113, 179 Seiten, 11.8 Mb)   Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit behandelt unterschiedliche Themengebiete im Bereich der Entwicklung und Charakterisierung von Werkstoffen und Komponenten für die Hochtemperatur-Festelektrolyt-Brennstoffzelle SOFC (solid oxide fuel cell). Ein erster Schwerpunkt liegt in der Entwicklung der Messtechnik im Hinblick auf eine in-situ Charakterisierung von SOFC-Einzelzellen unter realen Betriebsbedingungen, die eine Erfassung der verschiedenen in der Zelle auftretenden Verluste ermöglicht. In Anbetracht der Tatsache, dass in jedem Brennstoffzellensystem eine große Anzahl von Zellen in einem Zellstapel (Stack) verschaltet sind, reicht die elektrische Charaktersierung einer Einzelzelle unter idealen Bedingungen nicht aus, um die zu erwartende Leistungsfähigkeit der verwendeten Werkstoffe und Komponenten im System zu beurteilen. Die Zellen sind in einem Stack unterschiedlichen Bedingungen (Gasflüsse, Gaszusammensetzung, Temperatur, Stromdichte) ausgesetzt, entsprechend muss die elektrische Charakterisierung einer Einzelzelle ortsaufgelöst unter den lokalen Betriebsbedingungen erfolgen. Erst dann erhält man relevante Informationen in bezug auf die Leistungsfähigkeit und Langzeitstabilität der Zellen und kann daraus Betriebsgrenzen für das System vorhersagen. Der Schwerpunkt der Optimierung der SOFC-Messtechnik wurde dabei auf die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen der (LaSr)MnO3-Kathode (LSM) und dem aus 8 mol% Y2O3-dotiertem ZrO2 (8YSZ) bestehenden Festelektrolyten gelegt. Des weiteren wurde das Betriebsverhalten der Nickel/8YSZ-Cermet Anode im Hinblick auf Leistungsfähigkeit und Degradationsprozesse bei hoher elektrischer Belastung und Brenngasausnutzung sowie im Betrieb mit technisch relevanten Brenngasen (Methan, Kohlenmonoxid/Wasserstoff-Gemische) untersucht. Das Optimierungspotential der Kathode in bezug auf die Leistungsfähigkeit bei niedrigen Betriebstemperaturen wurde anhand alternativer Zusammensetzungen im La(1-x-u)(Sr,Ca)xMTO3-System (MT= Co, Fe, Mn), deren intrinsische Materialeigenschaften (Leitfähigkeit, katalytische Aktivität) deutliche Vorteile erwarten lassen, evaluiert. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Untersuchung der Kompatibilität zwischen Kathodenwerkstoff und 8YSZ-Festelektrolyt gelegt und die Wechselwirkungen zwischen den Materialien unter Betriebsbedingungen getestet. Mit der Veränderung der Zusammensetzung in Richtung einer höheren Sauerstoffionenleitfähigkeit ging Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren für mehrschichtige Kathodenstrukturen (Dünnschichtkathoden, Schutzschichten) einher, die sich für den Einsatz dieser Werkstoffe als unabdingbar erwiesen.   Titel Transmission Line Modeling   Autoren Chen, Waraksa, Cho, Mcdonald, Mallouk (06/2002, Lit0014, 9 Seiten, 628 kb)   Zusammenfassung   Durchlässige Elektroden bewirken hohe Oberflächenbeschleunigungen für die Katalysatoren vieler Reaktionen, allerdings werden die Einflüsse der Elektrodenansatzbedingungen auf Elektrokatalysatoren nicht immer ganz verstanden. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) kann ausführliche Informationen über eine Elektrode liefern allerdings sind die Modelle, die die Spektren beschreiben sehr häufig zu idealisiert, um nützliche Schlüsse ziehen zu können. Dieser Artikel beschreibt ein neues Modell bestehend aus einem Feld von parallelen, nicht einheitlichen Transmissionslinien, um die Antwort der durchlässigen Elektroden vorherzusagen. Dieses Modell beinhaltet physikalisch realistische Elemente, so wie diskrete Partikel variabler Größe und abgeglichene Multischichtstapel-Geometrien. Die Widerstandsparameter werden aus experimentellen Daten für Pt4Ru4Ir-umhüllte Ti0.9Nb0.1O2- und Ebonex-Elektroden, welche unter verschiedenen Stufen oxidiativer Behandlung vorbereitet wurden, abgeleitet. Das Ergebnis, was einen hohen Anteil der Impedanz an der Support-Lösungs-Grenzfläche und folglich niedrige Katalysator-Auslastung anzeigt, deutet auf verschiedene Strategien zum Verbessern des Elektrodendesigns hin.     Titel Impedance of Oxide Catalyst Supports   Autoren Chen, Waraksa, Cho, Mcdonald, Mallouk (06/2002, Lit0013, 6 Seiten, 542 kb)   Zusammenfassung In diesem Artikel wurden zwei Titanoxid-Katalysatoren der Sauerstoff-Elektrode einer einheitlichen regenerativen Brennstoffzelle mit Hilfe der Elektochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) verglichen. Bei einem von ihnen handelte es sich um eine kommerzielle Ebonex Probe, welche ein Gemisch aus Ti4O7 sowie den anderen leitenden Magneli Phasen ist und bei der anderen handelte es sich um ein Nb-dotiertes Rutil-Oxid (Ti0.9Nb0.1O2). Beide waren mit einem Ir-Ru-Pt-Oxidgemischkatalysator angereichert und anodisch beeinflusst. Das Impedanzspektrum zeigt eine Widerstandskomponente, welche sich unter Nutzung der Transmission Line Mollierung der Katalysator/Support/Elektroden-Struktur dem Serienwiderstand der Support-Partikel zuordnen lässt. Auch wenn beide Supports mit anodischer Beeinflussung in ihrem Widerstandswert ansteigen, ist dieser Anstieg für die Ebonex-Probe größer. Dieser Anstieg im Support-Widerstand lässt sich auf die Oxidation von TiIII zu TiIV zurückführen, welcher im Falle des Nb-dotierten Rutilematerials reversibel ist aber beim Ebonex irreversibel.   Titel SOFCs for Direkt Oxidation of Hydrocarbon Fuels with Samaria-Doped Ceria Electrolyte   Autoren Lu, Worell, Gorte, Vohs (06/2002, Lit0015, 5 Seiten, 249 kb)   Zusammenfassung   Es wurden Samaria-dotiertes Cera (SDC) elektrolytunterstützende Festoxid-Brennstoffzellen (SOFCs) mit Cu-SDC und Cu-CeO2-5DC Anoden-Kompositionen hergestellt. Strom-Spannungs- und Impedanzspektroskopie-Messungen wurden durchgeführt, um deren Leistungsfähigkeit bei Temperaturen zwischen 600 und 700 °C zu charakterisieren. Die Zellen bewiesen die Fähigkeit nicht nur Wasserstoff (H2) direkt nutzen zu müssen, sondern dass diese auch Butan-Brennstoff (C4H10) "austrocknen" können. Bei 700°C, waren die mamixamlen Leistungen der Zelle mit einer CuCeO2-SDC Anoden-Komposition 240 für die H2- und 170 mW/cm_ für die C4H10-Brennstoffe. Die Impedanzspektren zeigten, dass für den Butan-Brennstoff der Anodenwiderstand die gesamte Zellenleistung erheblich limitiert. Es zeigte sich, dass die Zugabe von purem Ceria zur Anode die katalytische Aktivität der oxidierenden Reaktionen erhöhen und den Anodenwiderstand verringern.     Titel HYDROGEMS; Hydrogen energy models   Autoren Ulleberg, Glöckner (06/2002, Lit0114, 12 Seiten, 284 kb)   Zusammenfassung Eine Sammlung von Wasserstoff-Energie-Modellen (genannt HYDROGEMS) wurde am Institut für Energietechnik (IFE, Norwegen) zur Simulation integrierter erneuerbarer Energien (RE) entwickelt und daher in diesem Artikel ausgiebig vorgestellt. Die HYDOGEMS-Bibliothek beinhaltet Komponenten-Subroutinen für Photovaltaik-Felder (PV-Felder), Wind-Energie-Umwandlungssysteme, Dieselmotor-Generatorsysteme, fortgeschrittene Alkali-Wasser-Elektrolyse, Hochdruck-Wasserstoffgas-Speicherung, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC), Alkali-Brennstoffzellen (AFC), Kompressoren, Stromaufbereitung-Ausrüstung und logische Kontrollfunktionen. Die Modelle wurden getestet und gegenüber verschiedenen Wasserstoffenergie-Demonstrationsanlagen rund um die Welt abgeglichen. HYDROGEMS ist dabei kompatibel mit einem transienten System-Simulationsprogramm (TRNSYS) sowie mit einem Engineering-Gleichungs-Lösungsprogramm (ESS), was die Modelle speziell für das System-Design und die Optimierung der Kontrollstrategien für integrierte RE/H2-Systeme nützlich macht.   Titel A sharp peak in the performance of sputtered platinum fuel cells at ultra-low platinum loading   Autoren O´Hayre, Lee, Cha, Prinz (03/2002, Lit0038, 11 Seiten, 441 kb)   Zusammenfassung   Protonen-Austausch-Membran-Brennstoffzellen wurden mit Hilfe der direkten Sputter-Abscheidung auf das Platin der Nafion 117-Membranen hergestellt. Ein scharfer Spike wurde in der Leistung dieser gesputterten Platin-Brennstoffzellen beobachtet uzw. bei ultradünnen Platindicken von 5-10 nm. Innerhalb dieses begrenzten Dickenbereiches ist die mögliche Leistungsabgabe der gesputterten Platin-Brennstoffzellen um einige Größenordnungen besser als die Leistung, die von dünneren oder dickeren Schichten erreicht wird. Der Spike in der Leistung lässt sich durch die schnellen Änderungen in der gesputterten Schicht-Mikrostruktur bei Dickenstufen von einigen Nanometern erklären. Wenn die Membran zuvor beabsichtigt durch Absputterung modifiziert wird, ist dieser scharfe Peak allerdings nicht zu sehen. An dessen Stelle kann ein breites Plateau beobachtet werden, wobei die Leistung unempfindlich gegenüber der Menge des gesputterten Platins ist. Dieses rührt von der Tatsache her, wie Oberflächenaufrauhung die gesputterte Katalysator-Schicht-Kontinuität angreift. Die Leistung einer durch Sputtern abgeschiedenen Membran mit einem Platin-Belastungslevel von 0.04 mg/cm_ wird mit einer kommerziellen Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) verglichen, welche eine Platin-Belastung von 0.4 mg/cm_ aufweist. Die maximale Leistungsabgabe einer gesputterten Zellebeträgt drei Fünftel von der der kommerziellen MEA, bei nur einem Zehntel des benötigten Platins.     Titel Model of the Air System Transients in a Fuel Cell Vehicle   Autoren Bird (01/2002, Lit0128, 143 Seiten, 3.8 Mb)   Zusammenfassung Diese Arbeit beschreibt ein Verfahren, um die transienten Effekte in einem Brennstoffzellen-Luft-Versorgungssystem zu messen. Diese Methoden wurden entwickelt, um ein Modell für das 20 kW-Fahrzeug-Brennstoffzellen-System, welches in Animul H2 einer Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid-Limousine genutzt wird, zu entwerfen. Das Luft-Beförderungssystem beinhaltet einen Luft-Kompressor, den Antriebsmotor für den Kompressor, den Motor-Controller sowie viele Rohrleitungen zwischen dem Einlass der Brennstoffzelle und dem Auslass des Kompressors. Die Vorgehensweise war es dabei Daten einer Serie von Tests an dem Luft-Beförderungssystem ohne Last (kein Auslassdruck) und mit verschiedenen Lasten zu sammeln. Die Drehzahl des Luft-Kompressors, der Auslassdruck und der Motor-Controller-Strom wurden in Abhängigkeit verschiedener Drehzahl-Anforderungen gemessen. Die Daten werden an die Übertragungsfunktionen in bezug auf die Kompressor-Drehzahl, den Auslass-Druck oder den Motor-Controller-Strom zur Drehzahl-Anforderung angepasst. Die "Fits", die dabei genutzt wurden, verwenden die Optimierungstechnik der kleinsten Fehlerquadrate. Nachdem das experimentelle Modell entwickelt wurde, wurde dieses mit einem analytischen Modell des restlichen Brennstoffzellen-Systems erweitert. Der Massendurchfluss der Luft wurde über die Drehzahl des Luft-Kompressors und über den Auslass-Druck mit der Kompressor-Kennlinie ermittelt. Der Brennstoffzellen-Strom wurde durch Annahme eines konstanten stöchiometrischen Verhältnisses erhalten. Die Ausgangsleistung dieser Brennstoffzelle wurde aus dem Brennstoffzellen-Strom und dem Druck anhand einer Polarisationskurve berechnet. Das Modell des Brennstoffzellen-Systems wurde in Matlab/Simulink implementiert. Unterschiedlichste Simulationen der offenen und geschlossenen Kreisläufe wurden durchgeführt, um die Funktion des Modells der Brennstoffzelle zu testen. Die Brutto- und Netto-Leistung des Brennstoffzellen-Systems wurden als Funktion der Betriebsdrehzahl des Kompressors ermittelt. Ebenso wurde die Zeit, die für das System erforderlich war, um die Leistung als Funktion der Leerlauf-Drehzahl zu erreichen, erfasst. Um das System zu befähigen der Anforderung einer Referenz-Leistung nachzugehen, wurde ein PID-Controller implementiert. Der Schlüsselbeitrag dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methode, um das Luft-Berförderungssystem zur Ermittlung der Dynamik dieses System zu testen, ein Modell basierend auf diese Tests zu entwickeln und einiges analytisches Wissen über Brennstoffzellen sowie der Nutzung des Models zur Simulation des Betriebes und der Steuerung von Brennstoffzellen-Systeme zu vermitteln.   Titel Praktikum Brennstoffzellen   Autoren Stefener (01/2002, Lit0108, 37 Seiten, 622 kb)   Zusammenfassung Die vorliegende Praktikumsanleitung liefert allgemeine Grundlagen zur Brennstoffzellentechnologie. Diesbezüglich werden die alkalische, die Polymermembran-, phosphorsaure, Karbonatschmelzen- sowie die oxidkeramische Brennstoffzelle hinsichtlich des geschichtlichen Hintergundes, den Anwendungen, der Funktionsweise anhand von Aufbauskizzen als auch die möglichen Probleme bei der Anwendung besprochen. Im Anschluss daran wird die Funktionsweise von Brennstoffzellen speziell auf die PEMFC bezogen detaillierter erörtert. Geklärt werden hier beispielsweise der Grund und Nutzen der Gasdiffusionselektrode sowie deren Funktionalität als auch Erläuterungen bezüglich der Vor- und Nachteile der Sandwichbauweise bzw. der Stackbauweise. Zudem wird die Thermodynamik einer Brennstoffzelle anhand der mathematischen Herleitung sowie der physikalischen Beschreibung geklärt. Des weiteren werden die Verlustmechanismen nach Vermitteln der Kenntnisse über die Kinetik und die Thermodynamik anhand einer typischen Strom-Spannungskennlinie beschrieben. Ebenso werden die typischen Polarisatonskurven der verschiedenen Brennstoffzellen aufgezeigt. Experimentell werden die Abhängigkeit des spezifischen Widerstands vom Was