Tim Lochner

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten

Charakterisierung von Labor- und automobiler Brennstoffzellen mit Fokus auf Impedanzspektroskopie und zyklischer/linearer Voltammetrie. (70% of experiments at BMW)

1.           Problemstellung/ Forschungskontext

Brennstoffzellen werden in der Automobilindustrie derzeit als mögliche Alternative zu Verbrennungsmotoren mittlerweile in Serien- und Vorserienprodukten vermarktet. Den Kern des Brennstoffzellenautos bildet ein Stapel bestehend aus einigen hundert einzelnen Brennstoffzellen. Aufgrund der Serienschaltung dieser Zellen führt der Ausfall einer einzelnen Zelle bereits zum Versagen des Systems. Ausfälle einzelner Zellen entstehen u. a. aufgrund inhomogener Verteilungen von Temperatur, Strom, Gasen und Druck. Elektrochemische Impedanzspektroskopie ist eine Methode mit der aus dem elektrischen Signal einer Brennstoffzelle auf grundlegende physikalische und chemische Vorgänge innerhalb der Zelle geschlossen werden kann. Folglich ist eine Überwachung der oben genannten Betriebsparameter mit dieser Messmethode prinzipiell möglich.

(English description: Fuel cells are currently considered to be a possible alternative to conventional combustion engines within the automotive industry. Heart of a fuel cell electric vehicle is the fuel cell stack consisting of several hundreds of single fuel cells. Due to the electrical series connection of these cells the failure of a single one leads to failure of the whole system. Failures of single cells are often due to inhomogeneous distribution of operational parameters like temperature, current, gases and pressure. Electrochemical impedance spectroscopy is a method that uses electrical signals of each cell and connects it to basic physical/chemical mechanisms within the electrodes of the cell. Hence, monitoring of fuel cells using impedance spectroscopy is in principle possible.)

2.           Fragestellung und Ziel der Arbeit

Elektrochemische Impedanzspektroskopie an Brennstoffzellen kann Aufschluss über elektrochemische Vorgänge innerhalb der Elektroden geben. Die elektrochemischen Vorgänge innerhalb einer Zelle wiederum werden stark durch die Potentiale der Elektroden beeinflusst. Zyklische Voltammetrie ist eine Methode um diese Vorgänge gezielt Potentialabhängig zu analysieren. Ziel der Arbeit ist es, mittels zyklischer Voltammetrie und Impedanzspektroskopie grundlegende Vorgänge in Brennstoffzellen aufzuklären.

(English description: Electrochemical impedance spectroscopy can give information of electrochemical mechanisms within fuel cell electrodes. These mechanisms are in turn strongly influenced by the potential of the electrodes. Cyclic voltammetry is a method to directly analyze potential dependent mechanisms. Goal of this work is to combine cyclic voltammetric and impedance measurements of fuel cells in different operational points to determine fundamental mechanisms in automotive fuel cell operation.

3.           Material und Methoden

Für die Arbeit steht ein Prüfstand zum Betreiben von Laborzellen und/oder automobilen Brennstoffzellen zu Verfügung. Die Analysen werden an kommerziellen Zellen durchgeführt, deren Zellhardware ebenfalls vorhanden ist. Folgende Messmethoden sollen angewandt werden.

(English description. For the bachelor thesis a test rig for lab cells and automotive fuel cells is provided. The analysis will be done using commercial cells. The single cell hardware will be provided as well. The following methods are planned to be used):

·         Linear sweep voltammetry

·         Cyclic voltammetry

·         Hydrogen/air EIS

·         Polarization measurements

geeignet als

• Bachelorarbeit Physik

Themensteller(in): Aliaksandr Bandarenka