Title: Simulation einer Brennstoffzelle und eines Metallhydridspeichers
Other Titles: Simulation of a Fuel Cell and a Metal Hydride Storage System
Language: Deutsch
Authors: Scarisbrick, Constantin 
Qualification level: Diploma
Keywords: Brennstoffzelle; Metallhydrid; Modelica
Fuel Cell; Metal Hydride; Modelica
Advisor: Werner, Andreas 
Assisting Advisor: Birkelbach, Felix  
Issue Date: 2019
Number of Pages: 73
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Um eine Energiewende von fossilen Brennstoffen hin zu kohlenstofffreien Alternativen zu erreichen, sind Lösungen zur Energiespeicherung dringend erforderlich. Ein System, welches aus einem Wasserstoffspeicher und einer Brennstoffzelle besteht, kann als ein Energiespeicher fungieren. Eine Möglichkeit, Wasserstoff auf kleinem Volumen zu speichern besteht darin, den Wasserstoff mit Metallen zu Metallhydriden reagieren zu lassen. Die technische Umsetzung eines solchen Speichersystems ist jedoch nicht ganz einfach. Um den Bau eines Metallhydridspeichers zu unterstützen, wurde daher in vorhergehenden Arbeiten ein Simulationsmodell in der Modellierungssprache Modelica entwickelt. In dieser Diplomarbeit wird dieses Modell um ein weiteres Metall, Mg(2 % Ni) erweitert. Da ein solcher Speicher in der Kombination mit einer Brennstoffzelle betrieben werden soll, wurde ein Brennstoffzellenmodell gefordert, welches die daraus resultierenden Interaktionen simulieren kann. Es werden in dieser Arbeit daher zwei verschiedene Brennstoffzellenmodelle hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit dem Metallhydridspeicher-Modell bewertet. Da keines der beiden Modelle für geeignet befunden wurde, wird ein eigenes Brennstoffzellenmodell in Modelica entwickelt und implementiert. Für eine realistische Verknüpfung des Reaktors mit der Brennstoffzelle wird zusätzlich ein simples Gasdruckminderer-Modell in Modelica umgesetzt. Um den Einfluss verschiedener Parameter auf die Brennstoffzelle und das Metallhydridspeichersystem zu untersuchen werden abschließend an den zusammengeführten Modellen einige Tests durchgeführt.

In order to achieve a transition in energy supply from fossil fuels towards carbon free alternatives, energy storage solutions are much needed. A system consisting of a hydrogen storage and a fuel cell can act as an energy storage. One highly volume-efficient way to store hydrogen is to have it react with metals to form metal hydrides. However, the design of such a reactor is non-trivial. To support the construction of metal hydride reactors there has previously been developed a simulation model in the modelling language Modelica. In this thesis this model is being extended by a further metal, Mg(2 % Ni). As the intended use of such a storage includes combining it with a fuel cell, the demand of a model capable of simulating those interactions has been expressed. Therefore, in this thesis, two different fuel cell models are evaluated by their compatibility with the metal hydride model. As none of them fulfilled the requirements, an additional fuel cell model is developed and implemented in the Modelica language. In order to enable a realistic connection of the reactor with the fuel cell, a simple gas reduction valve is implemented as well. Numerous tests are being made on the merged models to investigate the influence of different parameters on the fuel cell and hydrogen storage system.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-130028
http://hdl.handle.net/20.500.12708/2758
Library ID: AC15490407
Organisation: E302 - Institut für Energietechnik und Thermodynamik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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