Ruhr Universität Bochum - Dr.-Ing. Martin Müller

Elektrochemische Energiewandler

Herr Dr.-Ing. Martin Müller hält an der Ruhr Universität Bochum in der Fakultät für Maschinenwesen eine Vorlesung zum Thema Elektrochemische Energiewandler

Modul Elektrochemische Energiewandler - Electrochemical energy converters
Elektrochemische Energiewandler – Elektrolyseure und Brennstoffzellen

Inhalte

Die Lehrveranstaltung vermittelt grundlegende Inhalte über Aufbau, Funktion und Stand elektrochemischer Energiewandler wie Brennstoffzelle und Elektrolysezelle. Hierzu werden zunächst die thermodynamischen Grundlagen dieser Wandler erklärt. Darauf aufbauend werden unterschiedliche Zell- und Zellstapelaufbauten vorgestellt und diskutiert. Es wird insbesondere auf die komplexen Wechselwirkungen innerhalb solcher Systeme eingegangen, diese sind geprägt von diffusiven Transportvorgängen in porösen Schichten, den elektrischen Eigenschaften der Komponenten (Kontaktierung und Leitung), der elektrochemischen Umsetzung an Katalysatorschichten und des ionischen Transportes im Elektrolyten.
Nach Einführung der Grundlagen wird die technische Realisierung solcher Systeme anhand von Beispielen erläutert. Behandelt werden alkalische Elektrolyse (AE), Polymerelektrolyt (PEM) Elektrolyse und Hochtemperatur-Elektrolyse (SOE) sowie Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC, DMFC, HT PEFC), Phosphorsaure-Brennstoffzellen (PAFC), Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC) und Oxidkeramische-Brennstoffzellen (SOFC). Dabei wird neben den elektrochemischen Zellen auch auf den Aufbau und die Verschaltung der notwendigen peripheren Systemkomponenten eingegangen. Die Herstellung der Zell- und Stackkomponenten wie Katalysatorschicht, Bipolarplatte und Diffusionsschicht wird grob umrissen, die Veranstaltung fokussiert aber auf die Vorgänge während des Betriebs und nicht auf die Fertigungstechnik.
Die Lehrveranstaltung vermittelt zum einen das physikalisch-technische Verständnis der Zusammenhänge und Wechselwirkungen im jeweiligen elektrochemischen System, zum anderen geht sie auf die energiewirtschaftlichen Randbedingungen und Potentiale der besprochenen Technologien ein. Die begleitende Übung vertieft den Lehrstoff durch Rechenbeispiele.