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Lokale Entropieproduktionsraten in der Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle

dc.contributor.advisorKabelac, Stephan
dc.contributor.authorSiemer, Marc
dc.contributor.grantorHelmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
dc.contributor.refereeNiemeyer, Bernd
dc.date.issued2007
dc.description.abstractDie Energiewandlung in einer Brennstoffzelle ist im Gegensatz zur Wandlung in einer Wärmekraftmaschine nicht schon prinzipiell durch den Carnot-Wirkungsgrad begrenzt. Theoretisch ist es daher möglich, die Brennstoffenergie verlustfrei in elektrischen Strom zu wandeln, wodurch die Brennstoffzellentechnologie thermodynamisch sehr interessant erscheint. - Reale Brennstoffzellen weisen im Betrieb jedoch nicht unerhebliche Verluste auf, so dass ca. 30% - 50% der mit dem Brennstoff zugeführten Energie als Abwärme von dem System abgegeben werden. - In dieser Arbeit wurden die in einer PEMFC auftretenden Irreversibilitäten untersucht, die zu diesen Verlusten führen. Aufbauend auf dem Konzept der Irreversiblen Thermodynamik wurden die lokalen Entropieproduktionsraten ermittelt, welche die Verlustmechanismen thermodynamisch konsistent quantifizieren. - Für die Berechnung der thermodynamischen Flüsse und der korrespondierenden Kräfte wurde zunächst ein stationäres PEMFC-Modell erstellt, dass die Bilanz- und Transportgleichungen in den einzelnen Schichten der PEMFC löst. Mit einem Fortran-Programm, welches das beschriebene Modell rechnerisch umsetzt, wurden die Potenzial-, Temperatur- und Konzentrationsverläufe berechnet, die zu den thermodynamischen Kräften führen. - In dem anodenseitigen Membranbereich steigen aufgrund von Austrocknungserscheinungen bei hohen Stromdichten die berechneten lokalen Entropieerzeugungsraten stark an. Daneben tragen insbesondere die Irreversibilitäten der kathodischen Elektrodenreaktion zur Entropieerzeugung der Zelle bei, während die Verlustbeiträge in den Diffusionsschichten nur gering sind.
dc.description.versionNA
dc.identifier.doi10.24405/344
dc.identifier.urihttps://openhsu.ub.hsu-hh.de/handle/10.24405/344
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:705-opus-10956
dc.language.isode
dc.publisherUniversitätsbibliothek der HSU / UniBwH
dc.relation.orgunitThermodynamik
dc.rights.accessRightsopen access
dc.subjectEntropieproduktion
dc.subjectBrennstoffzelle
dc.subjectPEM
dc.subject.ddc600 Technikde_DE
dc.titleLokale Entropieproduktionsraten in der Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle
dc.typePhD thesis (dissertation)
dcterms.bibliographicCitation.originalpublisherplaceHamburg
dcterms.dateAccepted2007-06-20
dspace.entity.typePublication
hsu.thesis.grantorplaceHamburg
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