- Grundprinzipien eines Brennstoffzellen systeme
- Komponenten des Brennstoffzellen systeme
- Wichtige Leistungskriterien
- Technische Eigenschaften
- Wirkungsgrad des Brennstoffzellen systeme
- Sicherheitsmaßnahmen
- Qualität von Wasserstoff als Kraftstoff
- Anwendungsfälle und Anwendungen
- Design-Philosophien
- Sehen Sie sich das Lehrvideo an, um die Unterschiede zwischen FCEV und EV zu erfahren
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Der Begriff Brennstoffzellensystem bezeichnet die gesamte Systemumgebung, die für den ordnungsgemäßen Betrieb einer Brennstoffzelle oder eines Brennstoffzellenstapels erforderlich ist. Während eine Brennstoffzelle ein Gerät ist, das die im Brennstoff gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in Elektrizität umwandelt, umfassen die hier erläuterten verschiedenen Brennstoffzellensysteme zusätzlich alle Geräte, die diesen Prozess ermöglichen.
Das grundlegende Konstruktionsprinzip bestimmt die Zusammensetzung und die verwendeten Komponenten. So unterscheidet sich beispielsweise ein Festoxid-Brennstoffzellensystem von einem PEM-Brennstoffzellensystem.
Brennstoffzellensysteme werden an den jeweiligen Anwendungsfall bzw. das Anwendungsszenario angepasst. Ein Brennstoffzellensystem für ein Wohnhaus sieht zum Beispiel ganz anders aus als ein System, das zur Integration von Brennstoffzellenenergie in einen Stadtbus verwendet wird. Dies liegt daran, dass Brennstoffzellensysteme für den Hausgebrauch eine Vielzahl anderer Geräte für den Betrieb und die Sicherheit erfordern als z.B. die, die bei Wasserstoffmobilitätslösungen verwendet werden.
Grundprinzipien eines Brennstoffzellen systeme
Das Grundprinzip einer Brennstoffzelle ist die Erzeugung von Elektrizität durch die kontrollierte Reaktion von Brennstoff und einem Oxidationsmittel, wie Sauerstoff oder Luft. Das Brennstoffzellensystem ermöglicht die Zufuhr des Brennstoffs (in der Regel Wasserstoff) und des Oxidationsmittels in die gegenüberliegenden Seiten eines Brennstoffzellenstapels, der aus einer Reihe von einzelnen Brennstoffzellen besteht. Die Brennstoffzellen sind durch dünne, elektrisch leitende Platten, so genannte Bipolarplatten, getrennt. Wenn der Brennstoff und das Oxidationsmittel durch den Stapel fließen, reagieren sie an der Oberfläche der Brennstoffzellen und erzeugen Strom, Wasser und Wärme.
Der vom Brennstoffzellenstapel erzeugte Strom wird von den Elektroden gesammelt und über elektrische Leitungen zum Verbraucher geleitet, der damit eine Vielzahl von Geräten oder Systemen betreiben kann. Das bei der Reaktion entstehende Wasser wird in der Regel aufgefangen und in das Wasserstoff-Brennstoffzellensystem zurückgeführt, während die Wärme in der Regel über ein Kühlsystem abgeleitet wird, um eine Überhitzung der Brennstoffzellen zu verhindern.
Wichtige Teilsysteme eines Brennstoffzellen systeme
- Brennstoffzellenstapel: Der Brennstoffzellenstapel ist das Kernstück des Brennstoffzellensystems und für die Stromerzeugung durch die elektrochemische Reaktion von Brennstoff und Oxidationsmittel verantwortlich. Der Brennstoffzellenstapel besteht in der Regel aus einer Reihe von einzelnen Brennstoffzellen, die durch Bipolarplatten voneinander getrennt sind.
- Brennstoffversorgungssystem: In Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen ist das Brennstoffversorgungssystem für die Zuführung des Brennstoffs zum Brennstoffzellenstapel verantwortlich. Dazu können ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Gasregler zur Steuerung von Durchfluss und Druck des Kraftstoffs gehören.
- Oxidationsmittel-Versorgungssystem: Das Oxidationsmittelzufuhrsystem ist für die Zufuhr des Oxidationsmittels (in der Regel Sauerstoff oder Luft) zum Brennstoffzellenstapel verantwortlich. Dazu können ein Luftkompressor, ein Sauerstofftank und ein Luftreinigungssystem zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Oxidationsmittel gehören.
- Kühlsystem: Das Kühlsystem hat die Aufgabe, die überschüssige Wärme, die der Brennstoffzellenstapel während der elektrochemischen Reaktion erzeugt, abzuführen. Dazu können ein Wärmetauscher, eine Pumpe und eine Kühlflüssigkeit gehören, die durch den Brennstoffzellenstapel zirkuliert.
- Elektrisches System: Das elektrische System ist dafür verantwortlich, den vom Brennstoffzellenstapel erzeugten Strom zu sammeln und an die Verbraucher weiterzuleiten. Dazu können elektrische Leitungen, Steckverbinder und Stromaufbereitungsgeräte gehören, um die elektrische Leistung des Brennstoffzellensystems zu optimieren.
Komponenten des Brennstoffzellen systeme
Es gibt 5 Hauptkomponenten eines Brennstoffzellensystems. Dazu gehören Brennstoffzellenstapel, Brennstofftank, Brennstoffpumpe, Gasregler und Luftkompressor.
- Brennstoffzellenstapel: Der Brennstoffzellenstapel ist das Kernstück des Brennstoffzellensystems und für die Stromerzeugung durch die elektrochemische Reaktion von Brennstoff und Oxidationsmittel verantwortlich. Der Brennstoffzellenstapel besteht in der Regel aus einer Reihe von einzelnen Brennstoffzellen, die durch Bipolarplatten voneinander getrennt sind.
- Kraftstofftank: Der Brennstofftank in Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen ist für die Speicherung und Abgabe des Brennstoffs zuständig. Bei dem Kraftstofftank kann es sich um einen Hochdrucktank, einen Kryotank oder ein Feststoffspeichersystem handeln, je nach Art des Systems und der spezifischen Anwendung.
- Kraftstoffpumpe: Die Kraftstoffpumpe ist dafür verantwortlich, den Kraftstoff mit der richtigen Durchflussmenge und dem richtigen Druck aus dem Kraftstofftank zum Brennstoffzellenstapel zu befördern. Bei der Kraftstoffpumpe kann es sich je nach Art und Anwendung um eine Hochdruckpumpe, eine Kryopumpe oder eine Membranpumpe handeln.
- Gasregler: Der Gasregler ist für die Steuerung des Durchflusses und des Drucks der Brennstoff- und Oxidationsmittelgase beim Eintritt in den Brennstoffzellenstapel verantwortlich. Bei dem Gasregler kann es sich um einen Hochdruckregler, einen Tieftemperaturregler oder einen Massendurchflussregler handeln, je nach Art des Brennstoffzellensystems und dem spezifischen Anwendungsfall.
- Luftkompressor: Der Luftkompressor ist für die Zufuhr des Oxidationsmittels (in der Regel Sauerstoff oder Luft) zum Brennstoffzellenstapel verantwortlich
Beispiel: Brennstoffzellensystem von Ballard Power Systems
Wichtige Leistungskriterien
Es gibt sechs wichtige Leistungskriterien für ein Brennstoffzellensystem auf dem neuesten Stand der Technik.
- Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad eines Brennstoffzellensystems ist ein Maß für die vom System erzeugte Strommenge im Vergleich zur verbrauchten Brennstoffmenge. Ein modernes Brennstoffzellensystem sollte einen hohen Wirkungsgrad haben, der in der Regel im Bereich von 40-60 % liegt.
- Leistungsdichte: Die Leistungsdichte ist ein Maß für die Menge an Strom, die das System pro Volumen- oder Masseneinheit erzeugen kann. Ein typisches System sollte eine hohe Leistungsdichte aufweisen, die typischerweise im Bereich von 0,5-1,5 kW/L oder kW/kg liegt.
- Langlebigkeit: Die Haltbarkeit eines Brennstoffzellensystems ist ein Maß für die Fähigkeit des Systems, im Laufe der Zeit Verschleiß zu widerstehen. Es sollte im Allgemeinen eine hohe Haltbarkeit, eine lange Lebensdauer und einen geringen Wartungsbedarf aufweisen.
- Brennstoff-Flexibilität: Die Brennstoffflexibilität ist ein Maß für die Fähigkeit des Systems, mit einer Vielzahl von Brennstoffen zu arbeiten. Ein modernes Brennstoffzellensystem sollte in der Lage sein, mit verschiedenen Brennstoffen wie Wasserstoff, Erdgas und Biogas zu arbeiten.
- Reaktionszeit: Die Reaktionszeit ist ein Maß dafür, wie schnell das System auf Änderungen der Last oder der Kraftstoffverfügbarkeit reagieren kann. Eine schnelle Reaktionszeit, in der Regel innerhalb weniger Sekunden, ist äußerst wünschenswert.
- Kosten: Die Kosten eines Brennstoffzellensystems sind ein wichtiges Leistungskriterium, da sie die Wirtschaftlichkeit des Systems bestimmen. Die Kosten sollten wettbewerbsfähig sein, sowohl in Bezug auf die anfänglichen Kapitalkosten als auch auf die laufenden Betriebskosten.
Technische Eigenschaften
Bei der Anschaffung und Integration eines Brennstoffzellensystems spielen die technischen Eigenschaften eine entscheidende Rolle. Es gibt hauptsächlich sieben verschiedene Arten von Eigenschaften, die für ein Brennstoffzellensystem wichtig sind
- Brennstoffart: Die Art des Brennstoffs, für den das System ausgelegt ist, ist ein wichtiges technisches Merkmal, da es das erforderliche Brennstoffversorgungssystem und den Brennstoffzellenstapel bestimmt. Ein Wasserstoff-Brennstoffzellensystem erfordert beispielsweise ein anderes Brennstoffversorgungssystem und einen anderen Brennstoffzellenstapel als ein System, das mit Erdgas oder Biogas betrieben wird.
- Betriebstemperatur: Die Betriebstemperatur des Systems ist ein wichtiges technisches Merkmal, da sie den erforderlichen Stack-Typ und die Art des Brennstoffzellen-Kühlsystems bestimmt. So kann beispielsweise ein System, das bei hohen Temperaturen arbeitet, einen Festoxid-Brennstoffzellenstapel und ein robusteres Kühlsystem erfordern, während ein System, das bei niedrigen Temperaturen arbeitet, einen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellenstapel und ein einfacheres Kühlsystem verwenden kann.
- Ausgangsleistung: Die Ausgangsleistung ist natürlich ein grundlegend wichtiges technisches Attribut, da sie die Größe und den Umfang des Systems bestimmt. Die Leistung kann in Watt, Kilowatt oder Megawatt angegeben werden, je nachdem, wie groß die Last ist, die das System versorgen soll.
- Reaktionszeit: Die Reaktionszeit eines Brennstoffzellensystems ist ein wichtiges technisches Attribut, da sie die Fähigkeit des Systems bestimmt, auf Änderungen der Last oder der Brennstoffverfügbarkeit zu reagieren. Für Anwendungen, die eine schnelle Reaktion erfordern, wie z. B. Notstromversorgung oder Spitzenlastabschaltung, kann ein System mit einer schnellen Reaktionszeit bevorzugt werden.
- Der Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad eines Brennstoffzellensystems ist ein wichtiges technisches Merkmal, da er die Strommenge bestimmt, die aus einer bestimmten Menge an Brennstoff erzeugt werden kann. Ein System mit hohem Wirkungsgrad kann für Anwendungen bevorzugt werden, die einen hohen Energieumwandlungswirkungsgrad erfordern, wie z. B. die stationäre Energieversorgung oder das Verkehrswesen.
- Langlebigkeit: Die Haltbarkeit eines Brennstoffzellensystems ist ein wichtiges technisches Merkmal, da sie die Fähigkeit des Systems bestimmt, im Laufe der Zeit Verschleiß zu widerstehen. Für Anwendungen, die eine lange Lebensdauer oder einen geringen Wartungsbedarf erfordern, kann ein System mit hoher Haltbarkeit bevorzugt werden.
- Brennstoff-Flexibilität: Die Brennstoffflexibilität eines Brennstoffzellensystems ist ein wichtiges technisches Attribut, da sie die Fähigkeit des Systems bestimmt, mit einer Vielzahl von Brennstoffen zu arbeiten. Ein System mit hoher Brennstoffflexibilität kann für Anwendungen bevorzugt werden, die mit mehreren Brennstoffen betrieben werden können, wie z. B. Notstrom- oder Kraft-Wärme-Kopplungssysteme.
Wirkungsgrad des Brennstoffzellen systeme
Der Wirkungsgrad eines Brennstoffzellen systeme wird in der Regel als das Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Systems und dem chemischen Energieeintrag des Brennstoffs gemessen. Dieser Wert wird in der Regel als Prozentsatz ausgedrückt, wobei ein höherer Prozentsatz eine höhere Effizienz anzeigt.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Wirkungsgrad eines Brennstoffzellensystems zu messen, z. B. den elektrischen Brutto-Wirkungsgrad, den elektrischen Netto-Wirkungsgrad, den Wirkungsgrad der Brennstoffnutzung und die Energieeffizienz.
- Der elektrische Bruttowirkungsgrad ist ein Maß für die Effizienz des Brennstoffzellenstapels selbst und wird als Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Brennstoffzellenstapels und dem chemischen Energieinput des Brennstoffs berechnet.
- Der elektrische Nettowirkungsgrad ist ein Maß für den Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems, einschließlich aller Teilsysteme und Hilfskomponenten. Sie wird berechnet als das Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Systems und der chemischen Energiezufuhr des Brennstoffs, abzüglich der Energieverluste der Teilsysteme und Hilfskomponenten.
- Der Brennstoffnutzungsgrad ist ein Maß für die vom System umgewandelte Brennstoffmenge und wird als Verhältnis zwischen dem chemischen Energie-Output des Brennstoffzellenstapels und dem chemischen Energie-Input des Brennstoffs berechnet.
- Der Energiewirkungsgrad ist ein Maß für die Gesamteffizienz des Brennstoffzellensystems, das sowohl die elektrische Leistung als auch die Wärmeleistung des Systems umfasst. Sie wird berechnet als das Verhältnis zwischen dem Nutzenergie-Output (elektrisch und thermisch) und dem chemischen Energie-Input des Brennstoffs.
Es ist wichtig zu wissen, dass der Wirkungsgrad eines Brennstoffzellen systeme von mehreren Faktoren beeinflusst werden kann, darunter die Art der Brennstoffzellentechnologie, die Betriebstemperatur, der Lastbedarf und die Qualität des Brennstoffs und des Oxidationsmittels. Daher kann der gemessene Systemwirkungsgrad je nach den spezifischen Betriebsbedingungen variieren.
Nicht zuletzt ist auch alles, was mit der Herstellung von Brennstoffzellensystemen zusammenhängt, ein Faktor im Bild der Gesamteffizienz. Die Herstellung eines Brennstoffzellen-Energiesystems darf nicht wesentlich höhere Kosten verursachen, z. B. durch den Einsatz exotischer Materialien, als die Effizienzparameter des Systems im Laufe der Zeit während seiner Nutzung voraussichtlich einsparen werden. Dies bedeutet, dass die Systemeffizienz z. B. bei stationären Brennstoffzellensystemen, die für den Dauerbetrieb ausgelegt sind, anderen Überlegungen unterliegt als z. B. bei Anwendungen für die Wasserstoffmobilität, die nur vergleichsweise kurze Zeiträume während ihrer Lebensdauer in Betrieb sind.
Sicherheitsmaßnahmen
Bei der Konstruktion eines Brennstoffzellen systeme werden in der Regel eine Reihe von Sicherheitsmaßnahmen getroffen, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten. Diese Maßnahmen können Folgendes umfassen:
- Druckbegrenzungsventile werden eingesetzt, um zu verhindern, dass sich im System ein übermäßiger Druck aufbaut, der zum Bersten von Bauteilen führen könnte. Die Druckbegrenzungsventile sind in der Regel so konstruiert, dass sie sich bei einem bestimmten Druckschwellenwert öffnen, so dass überschüssiges Gas in die Atmosphäre abgelassen werden kann.
- Der Überdruckschutz soll verhindern, dass das Brennstoffzellensystem bei Drücken arbeitet, die außerhalb seiner Auslegungsgrenzen liegen. Dazu können Sensoren und Kontrollsysteme gehören, die den Druck im System überwachen und die Kraftstoffzufuhr unterbrechen, wenn der Druck einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
- Der Überstromschutz soll verhindern, dass das System mit Strömen arbeitet, die außerhalb seiner Auslegungsgrenzen liegen. Dazu können Sensoren und Kontrollsysteme gehören, die den Strom im System überwachen und die Kraftstoffzufuhr unterbrechen, wenn der Strom einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
- Der Wärmeschutz dient dazu, das Brennstoffzellensystem vor Überhitzung zu schützen, die die Brennstoffzellen beschädigen oder einen Brand verursachen könnte. Dazu können Wärmesensoren und Kontrollsysteme gehören, die die Temperatur im System überwachen und die Kraftstoffzufuhr unterbrechen, wenn die Temperatur einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
- Die Erkennung von Gaslecks dient dazu, die Freisetzung von gefährlichen Gasen zu erkennen und zu verhindern. Dazu können Sensoren und Alarme gehören, die das Vorhandensein von Wasserstoff oder anderen entflammbaren Gasen in der Umgebung erkennen sollen.
- Sicherheitsverriegelungen werden verwendet, um den Betrieb des Brennstoffzellensystems zu verhindern, wenn bestimmte Sicherheitsbedingungen nicht erfüllt sind. So kann beispielsweise eine Sicherheitsverriegelung den Start verhindern, wenn der Brennstofftank nicht ordnungsgemäß verschlossen oder der Brennstoffzellenstapel nicht richtig gekühlt ist.
Qualität von Wasserstoff als Kraftstoff
Die Qualität des Brennstoffs, der in einem Wasserstoff-Brennstoffzellensystem verwendet wird, kann einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Systems haben. Im Allgemeinen führt Wasserstoff von höherer Qualität zu einer besseren Leistung, während Wasserstoff von geringerer Qualität zu einer geringeren Leistung oder sogar zu Schäden am System führen kann. Die Faktoren, die sich auf die Qualität von Wasserstoffkraftstoff auswirken können, sind im Folgenden aufgeführt.
- Reinheit: Die Reinheit von Wasserstoff bezieht sich auf die Konzentration von Verunreinigungen in dem Gas. Für Brennstoffzellen systeme wird in der Regel Wasserstoff mit höherem Reinheitsgrad bevorzugt, da Verunreinigungen die elektrochemischen Reaktionen im Brennstoffzellenstapel stören können.
- Druck: Der Wasserstoffdruck ist ein wichtiger Faktor für die Leistung eines Brennstoffzellensystems, da er die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Wasserstoff an den Brennstoffzellenstapel geliefert wird. Für einige Systeme kann Wasserstoff mit höherem Druck bevorzugt werden, da er die Durchflussrate des Gases erhöhen und die Leistung des Systems verbessern kann.
- Temperatur: Die Temperatur des Wasserstoffs kann sich auf die Leistung eines Brennstoffzellensystems auswirken, da sie die zur Verdampfung des Gases erforderliche Energie und die Geschwindigkeit, mit der der Wasserstoff in den Brennstoffzellenstapel gelangt, bestimmt. In einigen Brennstoffzellensystemen kann Wasserstoff mit höherer Temperatur bevorzugt werden, da er die Durchflussrate des Gases erhöhen und die Leistung des Systems verbessern kann.
- Feuchte: Das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Wasserstoff kann die Leistung eines Brennstoffzellensystems beeinträchtigen, da sie die elektrochemischen Reaktionen im Brennstoffzellenstapel stören kann. Hochreiner Wasserstoff mit geringem Feuchtigkeitsgehalt wird in der Regel für Brennstoffzellensysteme bevorzugt.
- Verunreinigungen: Verunreinigungen des Wasserstoffs durch z.B. Partikel oder Gase können die Leistung eines Brennstoffzellensystems beeinträchtigen. Hochreiner Wasserstoff mit geringen Verunreinigungen wird in der Regel bevorzugt und ist in einigen Fällen eine Grundvoraussetzung für die Funktionalität.
Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, ist es wichtig, in einem Brennstoffzellensystem hochwertigen Wasserstoff zu verwenden. Dies kann den Einsatz von Reinigungs- und Trocknungssystemen zur Entfernung von Verunreinigungen und Feuchtigkeit aus dem Wasserstoff sowie von Filtersystemen zur Entfernung von Verunreinigungen erfordern.
Anwendungsfälle und Anwendungen
Brennstoffzellen systeme sind eine Schlüsseltechnologie in der Wasserstoffwirtschaft, da sie eine saubere und effiziente Möglichkeit zur Erzeugung von Strom und Wärme aus Wasserstoff bieten. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen für Brennstoffzellensysteme in der Wasserstoffwirtschaft, die von stationären Anwendungen wie Stromerzeugung und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bis hin zu mobilen Anwendungen wie Transport und tragbare Stromversorgung reichen.
a) Stationäre Anwendungen
Stationäre Brennstoffzellen-Energiesysteme werden in der Regel zur Stromerzeugung und in KWK-Anwendungen eingesetzt, wo sie zur Strom- und Wärmeerzeugung vor Ort für Gewerbe-, Industrie- und Privatkunden genutzt werden können. Einige häufige stationäre Anwendungsfälle für Brennstoffzellensysteme sind:
- Stromerzeugung: Brennstoffzellen systeme können zur Stromerzeugung für das Netz oder für den Eigenverbrauch eingesetzt werden. Dies ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen eine stabile und zuverlässige Stromversorgung erforderlich ist, z. B. in Rechenzentren, Krankenhäusern und anderen kritischen Infrastrukturen.
- KWK-Systeme: Brennstoffzellensysteme können sowohl Strom als auch Wärme für den Verbrauch vor Ort erzeugen, was als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet wird. KWK-Systeme können besonders effizient sein, da sie die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme auffangen und für Heizung, Warmwasser oder andere Zwecke nutzen können.
b) Mobile Anwendungen
Mobile Brennstoffzellen systeme werden in der Regel im Transportwesen und bei tragbaren Stromversorgungen eingesetzt, wo sie eine saubere und effiziente Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen können. Einige häufige mobile Anwendungsfälle für Brennstoffzellensysteme sind:
- Verkehrswesen: Brennstoffzellen systeme können zum Antrieb von Fahrzeugen wie Autos, Bussen, Zügen und Lastwagen verwendet werden. Brennstoffzellenfahrzeuge bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Benzin- oder Dieselfahrzeugen, darunter geringere Emissionen, eine größere Reichweite und kürzere Betankungszeiten.
- Tragbare Energie: Brennstoffzellen systeme können auch als tragbare Stromversorgungssysteme für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. für das Militär, Notdienste und Freizeitaktivitäten. Sie bieten außerdem mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Benzingeneratoren, darunter geringere Emissionen, längere Laufzeiten und einen leiseren Betrieb.
Design-Philosophien
Die Konstruktionsphilosophie eines Brennstoffzellensystems hängt von den spezifischen Anforderungen und Beschränkungen der Anwendung ab.
a) Skalierbarkeit
Brennstoffzellensysteme können so konzipiert werden, dass sie skalierbar sind, d. h. sie können leicht geändert oder erweitert werden, um den sich ändernden Energiebedarf zu decken. Dies kann besonders nützlich sein für Anwendungen, bei denen der Energiebedarf variabel oder unsicher ist, wie z. B. bei Systemen für erneuerbare Energien.
b) Modularität
Brennstoffzellensysteme können auch modular aufgebaut sein, d. h. sie können aus kleineren, austauschbaren Komponenten bestehen, die leicht montiert und demontiert werden können. Dies kann für Anwendungen nützlich sein, bei denen das Brennstoffzellensystem verlegt oder umfunktioniert werden muss, da es eine einfache Neukonfiguration des Systems ermöglicht.
c) Standardisierung:
Brennstoffzellensysteme können standardisiert konstruiert werden, d.h. sie basieren auf gemeinsamen, weithin akzeptierten Konstruktionsprinzipien und Komponenten. Dies kann dazu beitragen, die Kosten und die Komplexität des Systems zu verringern, da es sich leicht mit anderen Technologien und Geräten integrieren lässt.
Indem sie die verschiedenen Konstruktionsphilosophien verstehen und die am besten geeignete auswählen, können Brennstoffzelleningenieure dazu beitragen, die Leistung und Kosteneffizienz des Brennstoffzellensystems zu optimieren.
Die Konstruktionsphilosophie hat besondere Bedeutung für die Integration des Brennstoffzellensystems in eine Gesamtinfrastruktur der Brennstoff- und Energieversorgung. Ein Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystem wird zum Beispiel eingesetzt, um eine Pufferfunktion für erneuerbare Energien einzubauen oder um Energierückgewinnungssysteme zu nutzen. Dies gilt insbesondere für die Kombination von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie bei der Entwicklung von Brennstoffzellen für erneuerbare Energien.
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Letzte Aktualisierung: 14.07.2023