Drei Wasserstoffgenerator-Systeme (WGS) auf Basis chemischer Hydride wurden in dieser Arbeit als Labormuster ausgelegt, gefertigt und in ihren Betriebseigenschaften analysiert. Es wurden ein 20 W-WGS und zwei 100 W-WGS untersucht.
Als chemische Hydride wurden Amminboran und Natriumborhydrid ausgewählt. Aufgrund ihrer vergleichsweise einfachen Lagerfähigkeit, ihren moderaten Freisetzungsbedingungen und ihrer volumetrisch wie gravimetrisch hohen Wasserstoffdichten erschienen sie in besonderer Weise geeignet für Wasserstoffgeneratoren im Kleinleistungsbereich. Zwar zeigen diese chemischen Hydride zurzeit hinsichtlich ihrer Kosten, ihrer Energieeffizienz bei der Herstellung und ihrer Umweltverträglichkeit keine Vorteile gegenüber verdichtetem Wasserstoff, jedoch besitzen sie mit ihrer hohen, auf das Hydrid bezogenen Energiedichte ein positives Alleinstellungsmerkmal. Bei der Entwicklung der WGS standen daher neben der Betriebszuverlässigkeit und Regelbarkeit die Optimierung der systembezogenen Energiedichte WGS im Fokus.:Versicherung
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen1
2.1 Aufbau eines Wasserstoffgenerator-Systems
2.2 Anforderungen an das Wasserstoffgenerator-System
2.2.1 Anwendungsspezifische Anforderungen
2.2.2 Brennstoffzellenspezifische Anforderungen
2.3 Auswahl der Wasserstoffquelle
2.3.1 Reversible Wasserstoffquellen
2.3.2 Irreversible Wasserstoffquellen
2.4 Auslegung der Subsysteme
2.4.1 Auslegung des Vorratssystems
2.4.2 Auslegung des Reaktors
2.4.3 Auslegung des Aufbereitungssystems
3 Wasserstoffgenerator zur Amminboran-Thermolyse
3.1 Thermolyse von Amminboran in Triglyme
3.2 Systemspezifikationen
3.3 Untersuchungen der Wasserstoffquelle
3.3.1 Konzentrationsabhänigkeit der Thermolysereaktion
3.3.2 Der Mechanismus der H2-Freisetzung
3.3.3 Temperaturabhängigkeit der Thermolysereaktion
3.4 Systemkonzeption und Reaktorauslegung
3.5 Charakterisierung und Diskussion
3.5.1 Thermische Analyse
3.5.2 Betriebsverhalten
3.5.3 Energiedichte des Wasserstoffgenerator-Systems
3.6 Fazit zum Amminboran-Thermolyse basierten System
4 Wasserstoffgenerator zur Amminboran-Hydrolyse
4.1 Wasserstofferzeugung durch Amminboran-Hydrolyse
4.2 Systemspezifikationen
4.3 Untersuchungen der Wasserstoffquelle
4.3.1 Die Säure der Wasserstoffquelle
4.3.2 Reaktionskinetik der Wasserstoffquelle
4.3.3 Umsatz und Energiedichte der Wasserstoffquelle
4.4 Systemkonzept und Reaktorauslegung
4.4.1 Systemkonzept
4.4.2 Reaktorauslegung
4.4.3 Reaktorkonstruktion
4.5 Charakterisierung und Diskussion
4.5.1 Betriebsverhalten
4.5.2 Thermische Analyse
4.5.3 Energiedichte des Wasserstoffgenerator-Systems
4.5.4 Gasanalyse
4.6 Fazit zu AB-Hydrolyse basierten WGS
5 Wasserstoffgenerator zur Natriumborhydrid-Hydrolyse
5.1 Wasserstofferzeugung durch Natriumborhydrid-Hydrolyse
5.2 Systemspezifikationen
5.3 Untersuchung der Wasserstoffquelle
5.3.1 Die Säure der Wasserstoffquelle
5.3.2 Lagerfähigkeit der Wasserstoffquelle
5.3.3 Umsatz und Energiedichte der Wasserstoffquelle
5.4 Systemkonzept und Reaktorauslegung
5.5 Charakterisierung und Diskussion
5.5.1 Betriebsverhalten
5.5.2 Thermische Analyse
5.5.3 Energiedichte des Wasserstoffgenerator-Systems
5.6 Fazit zu Natriumborhydrid basierten Wasserstoffgenerator- Systemen
6 Zusammenfassung
7 Ausblick
Anhang
A1 Ergänzende Informationen zu den Grundlagen
A2 Ergänzende Informationen zum Wasserstoffgenerator-System zur Amminboran-Thermolyse
A3 Ergänzende Informationen zur Auswahl des Systemkonzeptes des Wasserstoffgenerator-Systems zur Amminboran-Hydrolyse
A3.1 Bewertungskategorien und ihre Gewichtung
A3.2 Einzelbewertungen der Systemkonzepte zur AB-Hydrolyse
A4 Berechnungsgrundlagen der Reaktorkonstruktion zur Amminboran-Hydrolyse
A5 Experimentelle Parameter und Daten zur thermischen Analyse des Reaktors zur
Amminboran-Hydrolyse
A.6 Ergänzende Informationen zum Wasserstoffgenerator-System zur Hydrolyse von
festem Natriumborhydrid
A6.1 Untersuchung der Wasserstoffquelle
A6.2 Systemkonzept und Reaktorauslegung
A6.3 Charakterisierung und Diskussion
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Literaturverzeichnis
Publikationen
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:22830 |
| Date | 16 November 2012 |
| Creators | Kostka, Johannes |
| Contributors | Mertens, Florian, Smolinka, Tom, Garche, Jürgen, Technische Universität Bergakademie Freiberg |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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