Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Process design and modelling of ethanol reforming HT-PEM fuel cell system

 
: Padgilwar, G.S.
: Schulzke, T.; Fahlenkamp, H.; Jörissen, J.

Dortmund, 2007, 75 pp.
Dortmund, TU, Master Thesis, 2007
English
Master Thesis
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
ethanol; reforming chemistry; fuel cell; high temperature; proton exchange; Ethanol; Reformierung [Chemie]; Brennstoffzelle; Hochtemperatur; Protonenaustausch

Abstract
Die dezentrale Erzeugung von Strom und Wärme mit Hilfe von Brennstoffzellen stellt eine effiziente Möglichkeit zur Reduzierung von Kohlendioxidemmissionen dar, wenn Brennstoffe aus erneuerbaren Quellen verwendet werden. Für die Zukunft wird in verkehrsreichen städtischen Gebieten ein Übergang bestehender Vertriebsnetze von Erdgas auf regenerativ erzeugten Wasserstoff erwartet. Da in ländlichen Gebieten die Erweiterung der Gasnetze unwirtschaftlich ist, erwägen einige regionale Anbieter bereits den teilweisen Rückbau ihrer Netze.
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung verschiedener Verfahrenskonzepte für ein Brennstoffzellen-System, bestehend aus einem Ethanol-Dampfreformierungsabschnitt, einer Hochtemperatur PEM-Brennstoffzelle und einem Abgasbrenner sowie auf die Entwicklung verschiedener Verfahren und Modelle in Espen plus. Auf Basis einer detaillierten Literarturrecherche wurde der Stand der Technik der Ethanol-Reformierung, verschiedener möglicher Reaktionen und Katalysatoren ermittelt. Des Weiteren erfolgte die thermodynamische Analyse des Prozesses mit Hilfe der HSC Software und Aspen Plus. Basierend auf thermodynamischen Analysen, Informationen in Bezug auf Umwandlungen am Katalysator und die Leistung des Brennstoffzellen-Stacks wurden die Arbeitsbedingungen der Anlagenteile des Brennstoffzellensystems festgelegt. Das Brennstoffzellen-Stack Modell nutzt dabei die experimentelle korrelation für die Stromerzeugung. Die Auswirkungen verschiedener Parameter auf Leistung und Spannung wurden untersucht und die besten Arbeitsbedingungen für den Brennstoffzellen-stack ausgewählt.

 

Decentralized generation of electricity and heat with fuel cells is an efficient possibility to reduce carbon dioxide emissions, if fuels based on renewable sources are used. In congested urban areas the transition of existing distribution networks from natural gas to regeneratively produced hydrogen is expected for the future. In rural areas the enlargement of gas networks is uneconomical, some regional suppliers already consider partial deconstruction of their networks.
This work focuses on development of different process concepts for a fuel cell system consisting of ethanol steam reforming section, high temperature PEM fuel cell, off gas burner and then developing different process models in Aspen plus. Detailed literature survey has been done to get information about ethanol reforming process, different possible reactions and catalysts involved. Further on thermodynamic analysis of the process is carried out with the help of HSC software and Aspen plus. Based on thermodynamic analysis, catalysts conversion information and fuel cell stack performance, operation conditions of the process equipments in fuel cell system have been decided. Fuel cell stack model uses an experimental correlation for power generation. Effects of different parameters on power and voltage have been studied and best operating conditions for fuel cell stack have been chosen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-68660.html