Thesis - RWTH Aachen University

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1 Allgemeine Einleitung und Problemstellung
Abbildung 1.1: Schematische Darstellung einer Brennstoffzellen-Einheit (links) und
modularer Aufbau eines Brennstoffzellensegments (rechts) [8];
Die aus Graphit oder Edelstahl gefertigten Bipolarplatten erfüllen dabei mehrere Aufgaben [7,
8]. Ein integriertes Gasverteilungssystem versorgt den Anoden- bzw. den Kathodenraum mit
den gasförmigen Reaktanden. Zudem stellen die Bipolarplatten die elektrische Verbindung
zwischen benachbarten Zellen her und sorgen schließlich für die Wärmeabfuhr der einzelnen
Zellen.
1. 1. 2 Anodenreaktion
Bei der elektrochemischen Verbrennung von reinem H 2 verläuft die Anodenreaktion an einer
Pt-Elektrode
H2
2H + + 2e -
Gl. 1.1
nahezu verlustfrei (Beispiel für eine „nicht polarisierbare Elektrode“ [9]). Technisch
verfügbarer Wasserstoff enthält jedoch einige ppm CO an Verunreinigung, die bereits zu einer
vollkommenen Deaktivierung des Katalysators führen können, da CO eine Adsorbatschicht
auf dem Pt ausbildet, die bei den Betriebsbedingungen in der PEMFC nicht mehr entfernt
wird. Das Problem verschärft sich dadurch, dass die Bereitstellung des Wasserstoffs für die
Anodenreaktion ein Problem darstellt [7]. Die Energiedichte der heutigen Wasserstoffspeicher
auf Basis von Metallhydriden ist zu gering. Ein Tank mit flüssigem Wasserstoff bietet zwar
eine gute Energiedichte, aber die dafür notwendigen Bedingungen von –250 °C und 4 bar
Druck mindern zum einen den Wirkungsgrad des kompletten Systems und stellen des
weiteren ein nicht unbeträchtliches Gefahrenpotential (z.B. bei der Betankung) dar [10].
Aus diesem Grunde soll der Wasserstoff on-board durch Reformierung einer einfach zu
handhabenden Flüssigkeit, etwa Benzin oder Methanol gewonnen werden. In einem der