Abstract
There are advanced development programs and demonstration projects worldwide concerning the use of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) in passenger cars. The on-board production of a hydrogen-rich fuel gas in particular requires research and development. Based on a comparison of different energy carriers and hydrogen production processes, the methanol steam-reforming system is optimized with respect to criteria such as power density and fuel gas quality. The specific hydrogen production is thereby raised to 10 m{sup 3} (STP) per hour and litre of catalyst at 99.5% methanol conversion rate and 280 C reformer wall temperature. Due to the fact, that the maximum CO concentration in the fuel gas, which is tolerable by the PEMFC with platinum catalyst, is 10 ppm, a separate gas cleaning is necessary after the steam reforming process. Different gas treatment processes are discussed and investigated theoretically as well as experimentally. Pore-free metal membranes allow the separation of ultra pure (>99.9999 vol.-%) hydrogen from the reformer gas while the technical criteria for the use in passenger cars are fulfilled. The investigations are completed by mathematical models of the optimized methanol reformer as well as the gas separation by membranes. The results of this work concerning the optimization
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Colsman, G.
Optimisation of the process of fuel gas production for fuel cells in motor vehicles; Verfahrenstechnische Optimierung der Brenngaserzeugung fuer Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen.
Germany: N. p.,
1995.
Web.
Colsman, G.
Optimisation of the process of fuel gas production for fuel cells in motor vehicles; Verfahrenstechnische Optimierung der Brenngaserzeugung fuer Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen.
Germany.
Colsman, G.
1995.
"Optimisation of the process of fuel gas production for fuel cells in motor vehicles; Verfahrenstechnische Optimierung der Brenngaserzeugung fuer Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen."
Germany.
@misc{etde_187774,
title = {Optimisation of the process of fuel gas production for fuel cells in motor vehicles; Verfahrenstechnische Optimierung der Brenngaserzeugung fuer Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen}
author = {Colsman, G}
abstractNote = {There are advanced development programs and demonstration projects worldwide concerning the use of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) in passenger cars. The on-board production of a hydrogen-rich fuel gas in particular requires research and development. Based on a comparison of different energy carriers and hydrogen production processes, the methanol steam-reforming system is optimized with respect to criteria such as power density and fuel gas quality. The specific hydrogen production is thereby raised to 10 m{sup 3} (STP) per hour and litre of catalyst at 99.5% methanol conversion rate and 280 C reformer wall temperature. Due to the fact, that the maximum CO concentration in the fuel gas, which is tolerable by the PEMFC with platinum catalyst, is 10 ppm, a separate gas cleaning is necessary after the steam reforming process. Different gas treatment processes are discussed and investigated theoretically as well as experimentally. Pore-free metal membranes allow the separation of ultra pure (>99.9999 vol.-%) hydrogen from the reformer gas while the technical criteria for the use in passenger cars are fulfilled. The investigations are completed by mathematical models of the optimized methanol reformer as well as the gas separation by membranes. The results of this work concerning the optimization of the fuel processing from methanol have made possible the building and testing of a fuel gas production unit on a passenger car scale. Volume and weight of the total unit allow already today the installation in a vehicle without any restrictions. (orig.) [Deutsch] Der Einsatz von PEMFC (Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran) in Kraftfahrzeugen wird weltweit erforscht und in zahlreichen Prototypen demonstriert. Insbesondere auf dem Gebiet der Erzeugung eines wasserstoffreichen Brenngases im Kraftfahrzeug besteht ein erheblicher Entwicklungsbedarf. Auf der Basis eines Vergleichs verschiedener Energietraeger und Verfahren der Wasserstoffgewinnung wird das System der Methanol-Dampfreformierung mit Bezug auf die wesentlichen Kriterien Leistungsdichte und Gasqualitaet verfahrenstechnisch optimiert. Dadurch wird die spezifische Wasserstoffproduktion auf 10 Nm{sup 3} H{sub 2} pro Stunde und Liter Katalysator bei 99.5% Methanolumsatzgrad und 280 C Wandtemperatur des Reformers gesteigert. Der beim Einsatz einer PEMFC mit reiner Platin als Katalysator einzuhaltende CO-Gehalt des Brenngases von 10 ppm wird dabei jedoch um 3 Groessenordnungen ueberschritten, so dass eine separate Gasreinigung erforderlich ist. Hierzu werden verschiedene chemische und physikalische Verfahren theoretisch und experimentell untersucht und diskutiert. Mittels porenfreier Metallmembranen ist eine Wasserstoffabtrennung aus dem Reformergas mit einer Reinheit >99.9999 Vol.-% unter Erfuellung der durch den Betrieb im Kraftfahrzeug vorgegebenen technischen Kriterien moeglich. Die durchgefuehrten Untersuchungen werden durch mathematische Modellierungen des optimierten Methanolreformers und der Gastrennung durch Membranen ergaenzt. Durch den Beitrag dieser Arbeit ist die Optimierung der Brenngaserzeugung aus Methanol so weit fortgeschritten, dass das Gaserzeugungssystem mit der im Fahrzeug erforderten Leistung gebaut und getestet werden kann. Baugroesse und -gewicht liegen bereits heute in einer Groessenordnung, die den Einbau in Kraftfahrzeuge ohne Einschraenkungen ermoeglicht. (orig.)}
place = {Germany}
year = {1995}
month = {Oct}
}
title = {Optimisation of the process of fuel gas production for fuel cells in motor vehicles; Verfahrenstechnische Optimierung der Brenngaserzeugung fuer Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen}
author = {Colsman, G}
abstractNote = {There are advanced development programs and demonstration projects worldwide concerning the use of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) in passenger cars. The on-board production of a hydrogen-rich fuel gas in particular requires research and development. Based on a comparison of different energy carriers and hydrogen production processes, the methanol steam-reforming system is optimized with respect to criteria such as power density and fuel gas quality. The specific hydrogen production is thereby raised to 10 m{sup 3} (STP) per hour and litre of catalyst at 99.5% methanol conversion rate and 280 C reformer wall temperature. Due to the fact, that the maximum CO concentration in the fuel gas, which is tolerable by the PEMFC with platinum catalyst, is 10 ppm, a separate gas cleaning is necessary after the steam reforming process. Different gas treatment processes are discussed and investigated theoretically as well as experimentally. Pore-free metal membranes allow the separation of ultra pure (>99.9999 vol.-%) hydrogen from the reformer gas while the technical criteria for the use in passenger cars are fulfilled. The investigations are completed by mathematical models of the optimized methanol reformer as well as the gas separation by membranes. The results of this work concerning the optimization of the fuel processing from methanol have made possible the building and testing of a fuel gas production unit on a passenger car scale. Volume and weight of the total unit allow already today the installation in a vehicle without any restrictions. (orig.) [Deutsch] Der Einsatz von PEMFC (Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran) in Kraftfahrzeugen wird weltweit erforscht und in zahlreichen Prototypen demonstriert. Insbesondere auf dem Gebiet der Erzeugung eines wasserstoffreichen Brenngases im Kraftfahrzeug besteht ein erheblicher Entwicklungsbedarf. Auf der Basis eines Vergleichs verschiedener Energietraeger und Verfahren der Wasserstoffgewinnung wird das System der Methanol-Dampfreformierung mit Bezug auf die wesentlichen Kriterien Leistungsdichte und Gasqualitaet verfahrenstechnisch optimiert. Dadurch wird die spezifische Wasserstoffproduktion auf 10 Nm{sup 3} H{sub 2} pro Stunde und Liter Katalysator bei 99.5% Methanolumsatzgrad und 280 C Wandtemperatur des Reformers gesteigert. Der beim Einsatz einer PEMFC mit reiner Platin als Katalysator einzuhaltende CO-Gehalt des Brenngases von 10 ppm wird dabei jedoch um 3 Groessenordnungen ueberschritten, so dass eine separate Gasreinigung erforderlich ist. Hierzu werden verschiedene chemische und physikalische Verfahren theoretisch und experimentell untersucht und diskutiert. Mittels porenfreier Metallmembranen ist eine Wasserstoffabtrennung aus dem Reformergas mit einer Reinheit >99.9999 Vol.-% unter Erfuellung der durch den Betrieb im Kraftfahrzeug vorgegebenen technischen Kriterien moeglich. Die durchgefuehrten Untersuchungen werden durch mathematische Modellierungen des optimierten Methanolreformers und der Gastrennung durch Membranen ergaenzt. Durch den Beitrag dieser Arbeit ist die Optimierung der Brenngaserzeugung aus Methanol so weit fortgeschritten, dass das Gaserzeugungssystem mit der im Fahrzeug erforderten Leistung gebaut und getestet werden kann. Baugroesse und -gewicht liegen bereits heute in einer Groessenordnung, die den Einbau in Kraftfahrzeuge ohne Einschraenkungen ermoeglicht. (orig.)}
place = {Germany}
year = {1995}
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