View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.2 Messstände und Messapparaturen 43
Vordruckregler reduzieren die Gase auf den erforderlichen Betriebsdruck. Die Gase gelangen
über elektronische Massenstrommesser zu den externen Befeuchtereinheiten. Aus Gleichteilgründen
weisen die als Permeationsbefeuchter ausgeführten Befeuchter die gleiche Geometrie
wie die Brennstoffzellen auf. Eine quellfähige Membran trennt den Gasraum von dem temperierten
Wasserbad räumlich. Beim Durchströmen der Befeuchtereinheit nimmt der Gasstrom das
durch die Membran permeierte Wasser auf. Die Befeuchterfunktion ist in Abhängigkeit des Betriebsdrucks,
der Temperatur der Befeuchtereinheit und des Gasvolumenstroms vor Beginn der
Versuche mit Hilfe eines Taupunktmessgerätes umfangreich charakterisiert worden. Nach Austritt
aus den Befeuchtereinheiten werden die befeuchteten Gase der Brennstoffzelle zugeführt.
Hinter der Zelle befindet sich ein Kondensatabscheider, der das flüssige Produktwasser aus
dem Gasstrom abscheidet. Die Steuerung der Massenströme geschieht mit Hilfe von Nadelventilen
am Austritt der Gase. Bild 3.6 zeigt das Fließschema des Messstands.
Zur Ableitung der Reaktionswärme verfügen sowohl die Einzelzellen als auch die Zellstapel
über eine Wasserkühlung. Das in einem Thermostaten temperierte Kühlwasser durchströmt die
Kühlstrukturen der Zellen. Der Kühlwasserkreislauf ist in Bild 3.6 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
Sauerstoff / Luft
Wasserstoff
Stickstoff
Befeuchter-Einheiten
Absperrv entil
Rückschlagv entil
H2O von
Thermostat
Zelltemp.
Magnetv entil
Anode
Kathode
PEFC
Reduzierv
entil
Durchf lussmesser
Magnetv entil
(Spülen)
Nadelv entil
Magnetv entil
(Spülen)
Manometer
Belüf tungsv entil
Drucktransmitter
Kondensatableiter
Bild 3.6: Fließschema (Kühlwasserkreislauf nicht dargestellt)
NiCr-Ni-Thermoelemente erfassen an verschiedenen Stellen im Messstand die Temperaturen.
Die in den jeweiligen Gasräumen vorherrschenden Drücke werden über Manometer und elektronische
Drucktransmitter bestimmt. Als Betriebsdruck ist der Druck der Gase am Eintritt in die
Brennstoffzelle bezeichnet.
Eine elektrische Last ist über eine stromführende Leitung mit der Brennstoffzelle verbunden.
Der Maximalstrom ist auf 300 A beschränkt.
Der Messstand verfügt über eine Sicherheitsabschaltung. Diese spricht an, sobald der Druck,
die Temperatur oder die Zellspannung definierte Grenzwerte über- beziehungsweise unter-