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Kartei Details
| Karten | 25 |
|---|---|
| Lernende | 14 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Elektrotechnik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 11.07.2013 / 24.03.2024 |
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Wodurch wird bei der Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle eine unkontrollierte Reaktion von Wasserstoff und Luft verhindert?
Eine elektrolytische Membran auf der eine Seite pos. H-Ionen auf der anderen neg. O-Ionen.
Gasdiffusionsschicht für Zufuhr der Gase!
Die reaktive Schicht der Brennstoffzelle, an der die Gase mit dem Katalysator reagieren, ist sehr dünn. Ist diese Schicht einige μm oder einige mm dick?
Einige μm
Ist die Zufuhr und der Transport der Gase durch die Zelle ein 2-dimensionales oder ein 3- dimensionales Problem.
3-Dimensional
Welcher Katalysator wird in der Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle eingesetzt?
Häufig Platin oder Gemisch mit Platin (Nickelt , Cobalt) ohne Platin würde Wasserstoff nicht mit dem Sauerstoff reagieren.
Ist Wasserkonzentration an den Reaktionsflächen unterschiedlich? An welcher Elektrode ist eine höhere Wasser-Konzentration im Betrieb vorhanden?
An der Kathode ist der höhere Wassergehalt.
(Anode mehr Gas)
Hat der bei einer PEM-Brennstoffzelle mit Luft als Oxydant vorhandene Stickstoff auf die Reaktion einen Einfluss?
Inertgas. Verhäöt sich neutral. Behindert aber den Sauerstoff bei seiner chem. Reduktion.
Welche Vorraussetzungen müssen erfüllt sein (Dreiphasen-Problem), damit am Platin eine Reaktion ablaufen kann?
3 Phasenproblem?
Gasphase, Ionisch & elektrisch Leitende Phase (Nur Partikel (Platin) in dieser Zone sind aktiv), (Wasser muss abgeführt werden)
Welche Spannung entsteht in der Zelle wenn (a) keine Verluste auftreten und welche Spannung tritt auf, wenn (b) die Verluste 50% betragen?
a) 1.48V
b) ?
Aus welchen 5 Komponenten besteht eine PEM-Zelle mindestens ?
Strukturierte Graphitplatte (H)
Dichtung
Anode
Membran
Kathode
Strukturierte Graphitplatte (Luft)
Nennen Sie 5 Anforderungen an die Membran.
-Protonen leitend >0.1s/cm
-chemisch beständig
-elektrisch isolierend
-thermisch beständig
-Gas (H2,O2) sperrend
-mechanisch stabil
Nennen Sie 2 Faktoren, welche die Protonenleitfähigkeit der Membran bestimmen.
Wassergehalt und Temperatur
Nennen Sie 5 Anforderungen an die Elektroden.
-gute elektrische Leitfähigkeit
-grosse Kontaktfläche mit Elektrolyt
-gute Transporteigenschaften für Gase und Ionen
-gute katalythische Eigenschaften
-stabil gegen H2 und O2
- Viele 3Phasenzonen
Nennen Sie 5 Anforderungen an die Bipolarplatte.
-gasdicht
-gute elektrische Leitfähigkeit
-stabil gegen Sauerstoff und Brennstoff
-gaszufuhr
-Wärmeabfuhr
-Wasserentfernung (Druck)
In welchem Aggregatzustand wird das meiste Wasser aus der Zelle abgeführt?
Flüssig (80°C), Dampf (>100°C)
Eine Brennstoffzelle kann als Wärmequelle betrachtet werden. Welche Arten der Kühlung gibt es?
Wasserkühlung (ab 1.5kW)
Luftkühlung (bis 3kW)
-Aktiv (Lüfter, Pumpe)
-Passiv (Kühlblech)
Welche Möglichkeiten der Abdichtung nutzt man im BZ-Stack?
-Graphitfolie
-Verkleben der Platten
-Einspritzen einer Gummilippe
-Elastomerschnur
Nennen Sie 4 notwendige Komponenten eines Brennstoffzellen-Stapels.
-Bipolarplatten
-Endplatte
-Positionierungselemente
-Stromabnahme
-Dichtung
-Elektroden
-Membran
-Zugstangen
Erfolgt die Zufuhr der Medien in die einzelnen Zellen des Stapels in Form einer Reihen- oder einer Parallelschaltung?
Parallel
Worin unterscheidet sich der monopolare vom bipolaren Aufbau eines Stapels?
Bipolar: Zellen auf kürzestem Weg miteinander verbunden. 2 Zellen teilen sich eine Platte (ohne Anode und Kathode) Pro Platte gewisses Potential aufgebaut --> Strom konstant.
Monopolar: Jede Platte hat ein Pol. Externe Verbindung für Elektronen, halb so grosse Spannung & doppelt so grosser Strom wie Bipolar. --> nur bei Flüssigen Elektrolyten!
Das Verteilen der Gase über der aktiven Fläche (Elektroden) ist sehr wichtig. Geben Sie vier verschiedene Konzepte hierzu an.
-gerade Kanäle
-spiralförmige Kanäle
-Geflecht
-mehrfach ??
-??
Welche zwei Konfigurationen kann die Gasführung durch den Brennstoffzellenstapel besitzen?
Welche drei Flussrichtungen können die beiden Prozessgasströme zueinander besitzen?
-Gleichstrom
-Gegenstrom
-Kreuzstrom
Worauf muss man bei der Konstruktion der Kühlkanäle achten, wenn man eine gleichmässige Kühlung erzielen möchte?
-Konstanter Druck ?
-gleiche Abstände
-gleich lang
-gleicher Querschnitt
-gleicher Anpressdruck
Welche Vorteile besitzt eine bombierte und gerippte Endplatte?
Bombiert wird bei Belastung eben --> gleichmässiger Druck!
Rippengebilde auf Oberseite sorgt für optimale Kraftaufnahme und Leitung.
Warum ist die Überwachung der Spannung der Einzelzellen wichtig?
Wegen Erhitzung bei Ausfall einer Zelle!
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