Simulation und experimentelle Validierung des Betriebsverhaltens eines Kompressors zur Wasserstoffre

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Um eine homogene und ausreichende Versorgung des Brennstoffzellen-Stapels in einem Brennstoffzellen-Fahrzeug sicherzustellen, wird dem Stapel mehr Wasserstoff zugeführt, als für die Reaktion benötigt wird. Der nicht verbrauchte Wasserstoff wird mit einer Strahlpumpe oder einem Rezirkulationsgebläse zum Anodeneingang des Stapels zurückgeführt. Das Anodenabgas enthält neben Wasserstoff auch andere Bestandteile wie Stickstoff, dessen Anreicherung zu einer ungleichmäßigen Stromdichteverteilung führt. Um dem entgegenzuwirken, wird ein Spülventil eingebaut, das periodisch Gas ablässt, um Stickstoff aus dem Anodenkreislauf zu entfernen, was jedoch zu einem unvermeidbaren Wasserstoffverbrauch führt. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Rentabilität des Brennstoffzellensystems im automobilen Einsatz durch Reduzierung des Wasserstoffverbrauchs zu steigern. Hierfür wird die Verwendung eines elektrochemischen Wasserstoffkompressors (EHC) zur Wasserstoffumwälzung vorgeschlagen. Ein EHC ist eine innovative Technologie, die Wasserstoff gleichzeitig verdichtet und reinigt. Im Vergleich zu mechanischen Kompressoren sind elektrochemische Wasserstoffkompressoren aufgrund der nahezu isothermen Bedingungen sehr effizient und können aufgrund ihres modularen Aufbaus flexibel und kompakt konstruiert werden.