Auslegung und Aufbau eines Versuchsstandes zur Ermittlung der Einflussfaktoren bei der Temperatur- und Druckmessung in Brennstoffzellensystemen
Masterarbeit

Aufgabenstellung:
Die Professur Alternative Fahrzeugantriebe (ALF) betreibt Forschung im Bereich der Brennstoffzellen. Für einen sicheren Betrieb eines Brennstoffzellensystems bedarf es neben den wichtigsten Komponenten wie z.B. Stack, Luftverdichter, Wasserstofftank und Kühler auch eine Vielzahl an Sensoren, die zur Steuerung und Regelung des Systems unabdingbar sind. Um die Regeldynamik und -güte des Systems zu optimieren, sind genauere Kenntnisse über das Zeitverhalten der Temperatur- und Druckmessung von Nöten. Im Rahmen der Arbeit soll dazu ein Prüfstand entworfen und aufgebaut werden, der zur Charakterisierung von Temperatursensoren sowie zur Druckverlust Bestimmung geeignet ist.
Wie in der Automobilindustrie sind auch im Chemieanlagenbau genauere Kenntnisse über das Zeitverhalten von Temperaturmessungen nötig, um Risikoschätzungen durchzuführen und risikominimierende Regelungen aufzubauen. Dazu sollte neben dem im Fahrzeugbau üblichen Sensoren auch die im Chemieanlagenbau typische Anordnung mit Schutzrohr und Widerstandsthermometer mit Messungen untersucht werden können.

Schwerpunkte der Arbeit:

Theorieteil:
• Literaturrecherche zu verschiedenen Versuchsstandkonzepten
• Theoretische Betrachtung der relevanten Wärmetransporte
• Bewertung der Konzepte und Festlegung auf ein Konzept

Hauptteil:
• Auslegung, Fertigung und Aufbau eines Versuchsstandes zur Charakterisierung von Temperatursensoren inkl. Messstelle und der Zuleitungen
    o Variation der Temperatur und der Gase (Wasserstoff und Luft) sowie der äußeren Anströmgeschwindigkeit (mittels Gebläse)
    o Messung des Druckverlustes über den Messstellen bzw. den Zuleitungen
    o Erstellung eines Rechenprogramms in Mathcad zur Dimensionierung der Komponenten (Rohrleitungen, Strömungsmaschine, Strömungsgleichrichter, Heizelement, Prozessensoren etc.)
• Entwicklung einer Methodik bzw. eines Trägermoduls zur sprunghaften Beaufschlagung der Sensoren, Messstelle und Zuleitungen mit dem vorkonditionierten Medium
• Entwicklung einer Prozesssteuerung in Matlab/Simulink