Heutzutage steigt die Nachfrage nach elektronischen Geräten immer weiter an. Besonders mobile Geräte, wie zum Beispiel Kameras, Notebooks, Audio-Player und vor allem Smartphones und Tablets, gewinnen bei den Konsumenten immer mehr an Beliebtheit. Ein großer Unterschied im Vergleich zu anderen Endgeräten besteht darin, dass bei mobilen Geräten kaum noch Primärzellen (Batterien) verwendet werden, sondern Akkus. Diese haben die Besonderheit, dass sie mehrfach wieder aufladbar sind. Doch Akkumulatoren liefern nur für einen bestimmten Zeitraum genügend elektrische Energie, um ein Gerät zu versorgen. Die Spannung der Sekundärzelle nimmt ab, bis der Akkumulator seinen entladenen Zustand erreicht hat. Die Lösung hierzu wie auch die Alternative zu Sekundärzellen ist die Brennstoffzelle, welche bereits 1839 von Sir William Grove erfunden wurde. Er baute eine einfache galvanische Zelle. Diese bestand aus einer Platinelektrode in Schwefelsäure als Elektrolyt, bei dem Anoden- und Katodenraum kontinuierlich Wasserstoff und Sauerstoff zugeführt wurde. Dieses Prinzip der Brennstoffzelle blieb sogar bis heute erhalten. Es werden nämlich an den Elektroden von außen kontinuierlich die Stoffe zugeführt und aus dem entstandenen Produkten wieder abgeführt. So können Brennstoffzellen zu jeder Zeit elektrische Energie entnommen werden.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Einführung
- 1.2 Ausgangspunkt dieser Arbeit
- 1.3 Zielsetzung dieser Arbeit
- 2. Hauptteil
- 2.1 Nafion®-Membranen – Eigenschaften, Funktionen, Bedeutungen
- 2.2 Probleme der Nafion®-Membranen
- 2.2.1 Überschreitung der Grenztemperatur und ihre Auswirkungen auf den Wassergehalt
- 2.2.2 Wassermanagement
- 2.2.3 Weitere Probleme
- 2.3 Beseitigung der Nafion® Probleme
- 2.3.1 Lösungen für die optimale Wasserregulierung
- 2.3.2 Verhinderung des Zerfallprozesses
- 2.3.3 Modifizierung - Einsetzung von Füllstoffen zur Verbesserung des Wassergehalts
- 3. Schluss
- 3.1 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 3.2 Ausblick und Zukunftsperspektiven
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Facharbeit untersucht die Probleme von Nafion®-Membranen in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen und mögliche Lösungsansätze. Das Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der Herausforderungen im Zusammenhang mit diesen Membranen zu entwickeln und potenzielle Wege zur Verbesserung ihrer Leistung und Lebensdauer aufzuzeigen.
- Eigenschaften und Funktionen von Nafion®-Membranen
- Probleme der Nafion®-Membranen, insbesondere im Hinblick auf Temperatur und Wassermanagement
- Lösungsstrategien zur Optimierung der Wasserregulierung
- Methoden zur Verhinderung des Membranzerfalls
- Modifizierung der Membranen durch Füllstoffe
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Brennstoffzellen ein und begründet die Relevanz der Arbeit vor dem Hintergrund des steigenden Bedarfs an mobilen Energiequellen. Es wird ein Überblick über verschiedene Brennstoffzelltypen gegeben, wobei der Fokus auf die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) gelegt wird. Die Bedeutung von Nafion®-Membranen in PEMFCs und die Notwendigkeit ihrer Optimierung werden hervorgehoben, um den Weg für die anschließende detaillierte Analyse der Probleme und Lösungsansätze zu ebnen.
2. Hauptteil: Dieser Abschnitt befasst sich ausführlich mit den Eigenschaften, Funktionen und der Bedeutung von Nafion®-Membranen in PEMFCs. Im Anschluss daran werden die zentralen Herausforderungen im Zusammenhang mit diesen Membranen analysiert, darunter die Problematik der Überschreitung der Grenztemperatur und deren Einfluss auf den Wassergehalt, das Wassermanagement, sowie weitere spezifische Probleme, die die Effizienz und Lebensdauer der Brennstoffzellen beeinträchtigen. Schließlich werden verschiedene Lösungsansätze zur Bewältigung dieser Probleme diskutiert, die sich auf die Wasserregulierung, die Verhinderung des Membranzerfalls und die Modifizierung durch Füllstoffe konzentrieren. Der Hauptteil stellt somit den Kern der Arbeit dar und liefert eine umfassende Analyse der Problematik und der verschiedenen Lösungswege.
Schlüsselwörter
Nafion®-Membranen, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), Wassermanagement, Grenztemperatur, Membranzerfall, Füllstoffe, Brennstoffzelle, Wasserstoff.
Häufig gestellte Fragen zur Facharbeit: Nafion®-Membranen in PEMFCs
Was ist der Gegenstand dieser Facharbeit?
Diese Facharbeit befasst sich mit den Problemen von Nafion®-Membranen in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) und erörtert mögliche Lösungsansätze zur Verbesserung ihrer Leistung und Lebensdauer. Der Fokus liegt auf der Analyse der Herausforderungen im Zusammenhang mit Temperatur, Wassermanagement und Membranzerfall.
Welche Themen werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert zunächst die Eigenschaften, Funktionen und Bedeutung von Nafion®-Membranen in PEMFCs. Anschließend werden die zentralen Probleme detailliert untersucht, darunter die Auswirkungen der Überschreitung der Grenztemperatur auf den Wassergehalt, das Wassermanagement sowie weitere spezifische Herausforderungen. Der Schwerpunkt liegt auf der Diskussion verschiedener Lösungsstrategien, wie der Optimierung der Wasserregulierung, der Verhinderung des Membranzerfalls und der Modifizierung der Membranen durch Füllstoffe.
Welche Probleme von Nafion®-Membranen werden behandelt?
Die Arbeit befasst sich mit verschiedenen Problemen von Nafion®-Membranen, darunter die Überschreitung der Grenztemperatur und deren Einfluss auf den Wassergehalt, Schwierigkeiten im Wassermanagement und weitere Faktoren, die die Effizienz und Lebensdauer der Brennstoffzelle negativ beeinflussen. Der Membranzerfall wird als ein zentrales Problem hervorgehoben.
Welche Lösungsansätze werden vorgeschlagen?
Die Facharbeit diskutiert verschiedene Lösungsansätze, um die Probleme der Nafion®-Membranen zu lösen. Diese beinhalten Strategien zur Optimierung der Wasserregulierung, Methoden zur Verhinderung des Membranzerfalls und die Modifizierung der Membranen durch die Einbringung von Füllstoffen zur Verbesserung des Wassergehalts.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit ist in drei Hauptkapitel gegliedert: Eine Einleitung, einen Hauptteil und einen Schluss. Die Einleitung führt in die Thematik ein und begründet die Relevanz der Arbeit. Der Hauptteil analysiert die Probleme und Lösungsansätze im Detail. Der Schluss fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsperspektiven.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Nafion®-Membranen, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), Wassermanagement, Grenztemperatur, Membranzerfall, Füllstoffe, Brennstoffzelle, Wasserstoff.
Was ist das Ziel der Arbeit?
Das Ziel der Arbeit ist es, ein umfassendes Verständnis der Herausforderungen im Zusammenhang mit Nafion®-Membranen in PEMFCs zu entwickeln und potenzielle Wege zur Verbesserung ihrer Leistung und Lebensdauer aufzuzeigen.
Welche Rolle spielen Füllstoffe in der Verbesserung der Nafion®-Membranen?
Die Modifizierung der Nafion®-Membranen durch den Einsatz von Füllstoffen wird als ein möglicher Lösungsansatz zur Verbesserung des Wassergehalts und der Gesamtleistung der Membran diskutiert.
Wie wird das Wassermanagement in der Arbeit behandelt?
Das Wassermanagement wird als ein zentrales Problem im Zusammenhang mit Nafion®-Membranen behandelt. Die Arbeit analysiert die Herausforderungen des Wassermanagements und diskutiert Lösungsstrategien zur Optimierung der Wasserregulierung in PEMFCs.
Welche Bedeutung haben Nafion®-Membranen in PEMFCs?
Nafion®-Membranen spielen eine entscheidende Rolle in PEMFCs, da sie die Protonenleitung ermöglichen und gleichzeitig die Durchlässigkeit für Gase verhindern. Die Optimierung dieser Membranen ist essentiell für die Effizienz und Lebensdauer der Brennstoffzelle.
- Arbeit zitieren
- Mike Ong (Autor:in), 2014, Probleme der Nafion®-Membranen in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen und ihre Lösungen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/293083