Nutzung von Biogas in Brennstoffzellen (PDF)

Inhaltsangabe:Gang der Untersuchung:
In der Arbeit wird im ersten Teil auf die Biogaserzeugung und die dafür notwendige Technik eingegangen. Es werden sowohl die Grundlagen der Gaserzeugung als auch die Verfahrenstechnik der Biogaserzeugung beschrieben. Desweiteren kommen die Umweltwirkungen zur Sprache und es wird auf den Stand der derzeitigen Nutzung und das zukünftige Potential hingewiesen.
Der zweite Teil beschreibt die Technik der Brennstoffzelle mit den physikalischen Grundlagen, so dass auch nicht Vorgebildete einen Einstieg in diese Technik bekommen können.
Es wird im Einzelnen auf die Funktionsweise eingegangen und es folgt eine Beschreibung der unterschiedlichen Brennstoffzellentypen, wobei auf spezifische Besonderheiten eingegangen wird. Am Schluss dieses Teils kommen zusätzlich Wirkungsgrade und Emissionsverhalten zur Sprache.
Im dritten Teil erfolgt dann die Verknüpfung von Biogas mit Brennstoffzellen.
Es werden Systemlösungen aus der Industrie vorgestellt und es wird versucht, eine ökonomische Bewertung dieser Technik vorzunehmen.
Zum Abschluss gibt es Hinweise auf Einsatzgebiete im industriellen Maßstab und es werden rechtliche Rahmenbedingungen angesprochen.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Erzeugung von Biogas5
2.1Grundlagen der Gaserzeugung7
2.1.1Gärprozeß7
2.1.2Gaszusammensetzung und Gasreinigung13
2.1.3Verwertung des Gases15
2.2Verfahrenstechnik der Biogaserzeugung16
2.2.1Ein-/ mehrstufiges Verfahren17
2.2.2Temperaturbereiche18
2.2.3Einsatz von Kofermenten20
2.2.4Anlagenkomponenten20
2.2.5Darstellung von Anlagenkonzeptionen22
2.3Umweltwirkungen25
2.4Stand der derzeitigen Nutzung und Potential27
3.Technik der Brennstoffzelle29
3.1Physikalische Grundlagen29
3.2Funktionsweise einer Brennstoffzelle32
3.2.1Aufbau2
3.2.2Reaktionen an Anode und Kathode33
3.2.3Berechnung des Wirkungsgrades34
3.2.4Strom- oder wärmeseitige Führung35
3.3Brennstoffzellentypen36
3.3.1Technische Kenngrößen der unterschiedlichen Brennstoffzellen37
3.3.1.1Katalysatormaterialien37
3.3.1.2Zusammensetzung des Elektrolyten37
3.3.2Brenngasaufbereitung38
3.3.2.1Rohgasreinigung40
3.3.2.2Reformierung40
3.3.2.3Gasfeinreinigung41
3.4Besonderheiten und Verwendung der Brennstoffzellentypen42
3.5Wirkungsgrade der verschiedenen Brennstoffzellentypen46
3.6Emissionen47
4.Nutzung von Biogas in Brennstoffzellen49
4.1Systemlösungen aus der Industrie49
4.1.1PAFC der ONSI Corporation50
4.1.2PEM Brennstoffzelle von [...]