View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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6 Dynamische Simulation des Gesamtsystems<br />
Gaspfades merklich an. Die erforderliche Kompression der Luft erhitzt diese im vorliegenden<br />
Fall auf rund 60 oe. Im weiteren Verlauf des Abkühlvorgangs muss daher die Luftmenge reduziert<br />
werden, damit auch bei bereits deutlich abgekühlten Bauteilen eine hinreichend große treibende<br />
Temperaturdifferenz zwischen Luftstrom und Materialien sichergestellt wird. Der in Bild<br />
6.27 gezeigte Abkühlvorgang erfolgt bereits verhältnismäßig schnell, wodurch vergleichsweise<br />
hohe Temperaturgradienten von 4 oe pro Minute innerhalb der SOFe erkennbar sind. Die mittlere<br />
Kompressorleistung des Verdichters beträgt rund 5 kW. Unter den genannten Bedingungen<br />
lässt sich das System innerhalb eines Tages auf Umgebungstemperatur abkühlen.<br />
6.2 Konfiguration mit Anodenabgasrückführung<br />
6.2.1 Nennlastfall<br />
In der Systemkonfiguration mit Anodenabgasrückführung rezykliert ein Ejektor einen Teil des<br />
Anodenabgases. Durch die Rückführung ist es möglich, einen höheren Anteil des dem System<br />
zugeführten Brenngases in der SOFe elektrochemisch umzusetzen. Nach der in Bild 5.33 gezeigten<br />
Betriebscharakteristik des Ejektors wird ein Brenngasvordruck von 3 bar benötigt, um<br />
im Nennlastzustand den Anodenabgaskreislauf aufrecht zu erhalten. In diesem Fall werden<br />
60 % des Anodenabgases rezykliert. Bei einer Nennlaststromdichte von 350 mAlcm 2 analog zur<br />
Basiskonfiguration können auf diese Weise insgesamt 80 % der gesamten Brenngasmenge genutzt<br />
werden. Da durch die Rückführung des Anodenabgases die der Brennstoffzelle zugeführte<br />
Gasmenge ansteigt, reduziert sich lokal innerhalb der Zelle bei gleicher Stromdichte die<br />
Brenngasnutzung auf rund 60 %. Bild 6.28 zeigt wesentliche Betriebsdaten für den Nennlastzustand<br />
im Überblick.<br />
Wirkungsgrade:<br />
Inverter: 'I/nV = 93 %. Verdichter: 'I~ = 60 %. '1_.'1_ = 50 %<br />
Luft<br />
Erdgas<br />
20 oe 28 oe<br />
20 oe<br />
P e/.Ac=20. 9 kW<br />
-------- -----------.<br />
j...::=~~ 710 oe (40 %)<br />
Hu =36.3kW (60%)<br />
Abgas<br />
Bild 6.28: Wesentliche Betriebsdaten im Nennlastzustand (Au = 3,5).<br />
Im Vergleich zur Basiskonfiguration können mit der Rezyklierung des Anodenabgases ~hnliche<br />
elektrische Bruttoleistungen bei einer deutlich reduzierten Brenngas- und Luftmenge erzielt wer-<br />
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