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7 Befeuchtung<br />
Die in dieser Arbeit verwendeten Membranen basieren auf dem perfluorierten sulfonierten Ionomer<br />
Nafion ® . Die ionische Leitfähigkeit dieser Membranen hängt stark von ihrem Wassergehalt<br />
ab. Bevorzugt in den Zellbereichen, in denen die Reaktanden zugeführt werden, kann es zur lokalen<br />
Austrocknung der Membran kommen (siehe Kapitel 4.3.1). Um den dadurch bedingten erhöhten<br />
Widerständen und einer möglichen Membranschädigung vorzubeugen, müssen die Reaktanden<br />
vor dem Eintritt in die Zelle befeuchtet werden.<br />
7.1 Befeuchtungskonzepte<br />
Einen Überblick über unterschiedliche Befeuchtungskonzepte gibt Bild 7.1.<br />
Befeuchtungskonzepte<br />
Zerstäuber<br />
Bubbler<br />
Dampfbefeuchter<br />
Membranverfahren<br />
Regeneratoren<br />
mechanische<br />
Zerstäuber<br />
Ultraschallbefeuchter<br />
Eigendampfbefeuchter<br />
Druckdampfbefeuchter<br />
Einstoff-, Zweistoffdüsen<br />
Kapillar-/ Hohlfasermodul<br />
Flachmembranmodul<br />
Pervaporation<br />
Gaspermeation<br />
Pervaporation<br />
Gaspermeation<br />
Bild 7.1: Befeuchtungskonzepte<br />
Bei Zerstäubern wird mit Hilfe von Einstoff- und Zweistoffdüsen oder mechanischen Zerstäubern<br />
flüssiges Wasser zerstäubt und dem zu befeuchtenden Medium zugeführt. Die für die Verdampfung<br />
der Wassertropfen benötigte Verdampfungsenthalpie wird dem Medium entzogen.<br />
Aufgrund der geringen Wärmekapazitätsströme der Reaktandengase sind hohe Gastemperaturen<br />
notwendig, um die Verdampfungsenthalpie bereitstellen zu können. Der Einsatz von Zerstäubern<br />
ist daher nur in Kombination mit einem vorgeschalteten Kompressor in druckaufgeladenen<br />
Systemen sinnvoll. Dabei können Kompression und Befeuchtung in einem gemeinsamen<br />
Bauteil realisiert werden [103]. Die Befeuchtung dient gleichzeitig zur Kühlung der bei der<br />
Kompression erwärmten Gase vor dem Eintritt in die Brennstoffzelle. Die ebenfalls zu den Zerstäubern<br />
zählenden Ultraschallbefeuchter scheinen wegen der geringen Durchsätze nicht für<br />
den Einsatz in Brennstoffzellen geeignet.<br />
Ähnlich dem Prinzip einer Waschflasche wird in Bubblern das zu befeuchtende Medium durch<br />
einen mit Wasser gefüllten Behälter geleitet. Aufgrund der Lageabhängigkeit, dem begrenzten
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