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Brennstoffzellen in der Energietechnik
Fuel Cells in Energy Technology

Modul PH2068

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2018 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2018SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH2068 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2068 ist Werner Schindler.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Global energy issues and the role of fuel cells in this scenario
  • Principles of fuel cells
  • Overview of dfferent types of fuel cells
  • Thermodynamic and electrochemical fundamentals related to fuel cells: equilibrium voltages (Nernst equation), conversion efficiencies
  • Fundamentals of electrocatalysis, electrode kinetics (Butler-Volmer relation), current-voltage curves of fuel cells
  • Overview of applications of fuel cells (space, military, mobile, etc.)
  • Anode reactions in fuel cells (hydrogen, methanol, ethanol oxidation)
  • Cathode reaction in fuel cells (oxygen reaction)
  • Polymer electrolyte fuel cells
  • Direct methanol fuel cells and direct alcohol fuel cells
  • Solid oxide fuel cells; reformation processes; direct fuel cells
  • Stationary applications of fuel cells
  • Automotive and transport applications of fuel cells
  • Production and storage of hydrogen in a hydrogen economy

Lernergebnisse

After participation in the module the student is able to:

  1. Explain the thermodynamic and electrochemical fundamentals of fuel cells
  2. Discuss the pro and contras of the various fuel cell types
  3. Discuss environmental and economic issues related to fuel cells (e.g. efficiency, necessary infrastructure for fuel cell based economies)

Voraussetzungen

In general no major preconditions in addition to the requirements for the Master’s program in Physics. However, basic knowledge in chemical agents and chemical reactions would be helpful - although not required.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

The learning content is thematically structured presented in the lecture. Special emphasis is laid onto the principal physical and chemical aspects, and their relevance to this field. The exercise is intended to intensify the teached knowledge from the lecture in an interactive way with the students. Either individually or in small work groups. Finally the students shall be able to apply the learned knowledge independently.

Medienformen

Powerpoint, blackboard, lecture sheets, tutorial sheets

Literatur

1) K. Kordesch, G. Simader: Fuel Cells and Their Applications, VCH, Weinheim, 1996

2) J. Larminie, A. Dicks: Fuel Cell Systems Explained, John Wiley, West Sussex, UK, 2000

3) H. C.H. Hamann, W. Vielstich: Elektrochemie, Wiley{VCH, 4th Ed., Weinheim, 2005

4) R.A. Zahoransky: Energietechnik, 4. Au age, Vieweg/Teubner, Stuttgart, 2009

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

There will be an oral exam of about 30 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.

For example an assignment in the exam might be:

  • What is the principle / energetics of a fuel cell?
  • What is the efficiency / loss of a fuel cell?
  • Which role plays the catalyst?
  • Which advantages / disadvantages do various fuels have?

In the exam no learning aids are permitted.

Participation in the tutorials is strongly recommended since the exercises prepare for the problems of the exam and rehearse the specific competencies.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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