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Daniel Löser

• In dieser Diplomarbeit, wurde der Ionentransport in Gasaufbereitungsanlagen für Brennstoff-zellenheizgeräte untersucht. Der Grund für diese Untersuchungen ist die Vergiftung der Brennstoffzellenmembran mit Kationen. Dabei wurden hauptsächlich die Katalysatoren der einzelnen Reaktionsstufen untersucht. Dazu wurde eine Versuchsanlage konzipiert, welche es zulässt, die notwendigen Temperaturen und Volumenströme einzustellen. Jeder Katalysator wurde einzeln mit überhitzten Wasserdampf und Stickstoff durchströmt. Der Wasserdampf wurde an einer Kühlstrecke auskondensiert. Bei den nachfolgenden Analysen sind teilweise hohe Konzentrationen an Kationen gefunden worden. Relevante Konzentrationen ergaben folgende Elemente: Eisen, Nickel, Calcium, Aluminium, Cer und Rhenium. Somit sind die Katalysatoren maßgeblich an der Verschmutzung mit Ionen verantwortlich. Aber auch die Anlagenbauteile sind in den Überlegungen einzubeziehen, weil die hohe Eisenkonzentration (Fe3+) von dem verwendeten Edelstahl stammt. Zusätzlich wurde eine reale Gasaufberei-tungsanlage untersucht, dabei sind dieselben Katalysatoren wie im Experiment in Verwen-dung. Es wurden die gleichen Zusammensetzungen an Ionen gefunden, wie im Experiment, nur die Konzentrationen weichen etwas ab. Die gefundenen Ionenkonzentrationen sind abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und der vorherrschenden Temperatur. Dabei steigen die Konzentrationen beim Erhöhen der beiden Einflussfaktoren stark an. Wichtige Transportmechanismen sind: metal dusting, Diffusion, sowie die vorherrschende Konvektion.
• The ion transport in reforming units is researched, because cations are toxic for the Nafion mebrane of a PEMFC. The three catalyzers of the reforming process are researched, because they are the most ion emitter in such a system. Each catalyzer was acommodated in a mixture of superheated steam and Nitrogen. The catalyzers were in the gasstream for 4 hours. The steam was condensating in a cooler. The condensate was analyzed with mass spectrometer, to identify the cations in this. A lot of cations were founded in these condensate,e.g:Fe, Ca, Al, Ni, Ce, Re. These cations were emitted from the catalyzers. After this experiments, a real reforming unit was researched. Here the same catalyzers are used and condensate from the unit was taken.... The same cations as in the experimental results was founded. The concentration of the ions depends on the gas flow rate and the temperature. So the concentration arise, if the factors of influence will be heighten. Important transport mechanisms are: metal dusting, diffusion and the sgas stream.