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Psychologie der Weltanschauungen – A current perspective from psychology
No full textParadoxically, Karl Jaspers’ coming into his own in philosophy occurred in a book that has psychology in its title, namely Psychologie der Weltanschauungen (PdW) rendered in English: Psychology of worldviews. Similarly paradoxical is the fact that Jaspers rejected any normative content yet the book is full of normative stances, in favor of Bildung, of thinking, of knowledge and of intensity – the latter endorsing enthusiasm in science, communication, life and love, based on values that refer to the transcendent.
Simultaneously, PdW is a very classical German philosophy book, that is based on Hegel, Dilthey and Kant, yet Jaspers linked them to enthusiastic thinkers such as Nietzsche and Kierkegaard and was opening thus the way to existence philosophy (Jaspers, Heidegger and the later French tradition of Sartre and Camus and others).:1. The term worldview
2. The term psychology of worldviews
3. The structure of Jaspers’ Psychologie der Weltanschauungen
4. Central concepts of Jaspers’ Psychologie der Weltanschauungen
5. A current perspective from psychology
6. ReferencesParadoxerweise fand Karl Jaspers' Selbstverwirklichung in der Philosophie in einem Buch statt, das Psychologie im Titel trägt, nämlich Psychologie der Weltanschauungen (PdW) in englischer Übersetzung: Psychology of worldviews. Ähnlich paradox ist die Tatsache, dass Jaspers jeglichen normativen Inhalt ablehnte, und dennoch ist das Buch voller normativer Haltungen, zugunsten der Bildung, des Denkens, des Wissens und der Intensität – letzteres befürwortet die Begeisterung für Wissenschaft, Kommunikation, Leben und Liebe, basierend auf Werten, die sich auf das Transzendente beziehen.
Gleichzeitig ist PdW ein sehr klassisches deutsches Philosophiebuch, das auf Hegel, Dilthey und Kant aufbaut, Jaspers verband sie jedoch mit begeisterten Denkern wie Nietzsche und Kierkegaard und öffnete so den Weg zur Existenzphilosophie (Jaspers, Heidegger und die spätere französische Tradition von Sartre und Camus und anderen).:1. The term worldview
2. The term psychology of worldviews
3. The structure of Jaspers’ Psychologie der Weltanschauungen
4. Central concepts of Jaspers’ Psychologie der Weltanschauungen
5. A current perspective from psychology
6. Reference
A Partitioned FSI Approach to Study the Interaction between Flexible Membranes and Fluids
Get PDFThe interaction between fluids and structures, which is an interdisciplinary problem, has gained importance in a wide range of scientific and engineering applications. Thanks to new advances in computer technology, the numerical analysis of multiphysics phenomena has aroused growing interest.
Fluid-structure interactions have been numerically and experimentally studied by many researchers and published by several books, papers, and review papers. Hou et al. (2012) [3] have also published a review paper entitled “Numerical methods for fluid-structure interaction”, which provides useful knowledge about different approaches for FSI analysis.
The key challenge encountered in any numerical FSI analysis is the coupling between the two independent domains with clear distinctions. For example, a structure domain requires discretizing by a Lagrangian mesh where the mesh is fixed to the mass and follows the mass motion. In fact, the Lagrangian mesh is able to deform and follows an individual structural mass as it moves through space and time. Nonetheless, the fluid mesh remains intact within the space, where the fluid flows as time passes.
The numerical approaches with regard to FSI phenomena can be divided into two main categories, namely the monolithic approach and the partitioned approach. In the former, a single system equation for the whole problem is solved simultaneously by a unified algorithm; however, in the latter, the fluid and the structure are discretized with their proper mesh and solved separately by different numerical algorithms.
When a fluid flow interacts with a structure, the pressure load arising from the fluid flow is exerted on the structure, followed by deformations, stresses, and strains of the structure. Depending on the resulting deformation and the rate of the variations, a one-way or two-way coupling analysis can be conducted. Fluid-structure interaction (FSI) is characterized by the interaction of some movable or deformable structure with an internal or surrounding fluid flow.
In a fluid-structure interaction (FSI), the laws that describe fluid dynamics and structural mechanics are coupled. There is also another classification for FSI problems on the basis of mesh methods: conforming methods and non-conforming methods. In the first method, the interface condition is regarded as a physical boundary (interface boundary) moving during the solution time, which imposes the mesh for the fluid domain to be updated in conformity with the new position for the interface.
In contrast, the implementation of the second method eliminates a need for the fluid mesh update on the account of the fact that the interface requirement is enforced by constraints on the system equations instead of the physical boundary motion.
In this work, we study numerically and experimentally the fluid-structure interaction comprising a flexible slender shaped structure, free surface flow and potentially interacting rigid structures, categorized in flood protection applications, whereas more emphasis is given to numerical analysis. Objectives of this study are defined in detail as follows:
The initial aim is the numerical analysis of the behavior of a down-scale membrane loaded by hydrostatic pressures, where the numerical results have to be validated against available experimental data.
A further case which has to be investigated is how the full scale flexible flood barrier behaves when approached and impacted by an accelerated massive flotsam. The numerical model has to be built so as to replicate the same physical phenomenon investigated experimentally. It enables a comparison between the numerical and experimental analyses to be drawn.
A more complicated case where the flexible down-scale membrane interacts with a propagated water wave is a further target area to study. Moreover, an experimental investigation is required to validate the numerical results by way of comparison.
The ultimate goal is to perform a similitude analysis upon which a correlation between the full-scale prototype and the down-scale model can be formed. The implementation of the similarity laws enables the behavior of the full scale prototype to be quantitatively assessed on the basis of the available data for the down-scale model. In addition, in order to validate the accuracy of the similitude analysis, numerical analyses have to be carried out.:Contents
Zusammenfassung I
ABSTRACT IV
Nomenclature X
1 Introduction 1
1.1 Work overview 2
1.2 Literature review 3
1.2.1 The non-conforming methods 6
1.2.2 The conforming (partitioned) approaches 11
1.2.2.1 Interface data transfer 16
1.2.2.2 Accuracy, stability and efficiency 16
1.2.2.3 Modification of interface conditions: Robin transmission conditions 18
1.3 Concluding remarks 19
2 Methodology-numerical methods for fluid-structure interaction analysis (FSI) 20
2.1 Single FV framework 21
2.1.1 The prism layer mesher 24
2.1.2 Turbulence modeling 24
2.2 Preparation of the standalone Abaqus model 27
2.2.1 Damping by bulk viscosity 28
2.2.2 Coulomb friction damping 29
2.2.3 Rayleigh damping 29
2.2.4 Determination of the Rayleigh damping parameters based on the Chowdhury procedure 29
2.2.5 The frequency response function (FRF) measurement 30
2.2.6 The half-power bandwidth method 31
2.3 Explicit partitioned coupling 33
2.4 Implicit partitioned coupling 39
2.5 Overset mesh 40
2.6 Concluding remarks 42
3 Verification and validation of the structural model 44
3.1 Numerical model setup of the down-scale membrane 44
3.2 Comparing similarity between numerical and experimental results 46
3.2.1 Hypothesis test terminology 46
3.2.2 Curve fitting 47
3.2.3 Similarity measures between two curves 48
3.3 Results (down-scale membrane) 52
3.3.1 Similarity tests for the contact length 54
3.3.2 Similarity tests for the slope 58
3.3.3 Similarity tests for the displacement in Y direction 60
3.4 Concluding remarks 63
4 Numerical model setup of the original membrane for impact analysis 66
4.1 Structure domain 67
4.2 Fluid domain 72
4.2.1 Standard mesh and results 74
4.2.2 Overset mesh 80
4.3 Co-simulation model setup and results 88
4.4 Concluding remarks 96
5 Numerical wave generation 100
5.1 Theoretical estimation of the waves 107
5.2 Numerical wave tank setup 110
5.3 Results 114
5.4 Concluding remarks 119
6 Validity of the model with dynamic pressure 121
6.1 Wave tank 123
6.2 Structure domain 127
6.3 Fluid domain 130
6.4 Co-simulation model setup 136
6.5 Experimental approach 137
6.6 Results 141
6.6.1 Similarity tests for the displacement of the membrane in X direction 156
6.6.2 Similarity tests for the displacement of the membrane in Y direction 160
6.6.3 Similarity tests for the displacement of the membrane in Z direction 164
6.7 Concluding remarks 168
7 Similarity 171
7.1 Motivation 171
7.2 Governing equations 174
7.3 Buckingham Pi theorem 175
7.4 Dimensionless numbers 175
Similitude requirement 177
7.5 Simulation setup 178
7.6 Results 179
7.7 Concluding remarks 191
8 Summary, conclusions and outlook 192
List of figures 199
List of tables 209
References 21
Reinforcement Learning Strategies for a Context-Aware Adaptive Cruise Control
No full textAdaptive Cruise Control (ACC), which is a smart combination of pre-existing cruise control and time gap control, plays a major role in rendering driving comfort for the
drivers. Currently available ACC system allows the vehicle to maintain the set speed and to automatically adjust the speed to keep up the fixed distance to the vehicle
ahead. Here, the speed and the distance are set as per user preferences. Each individual user has their own perceptions and preferences but the existing ACC system
lacks the property of user adaption. Hence, this thesis focuses on automatizing the distance settings of the ACC system, which can be adapted to each individual users.
In order to incorporate the property of user specific distance setting for ACC, the most relevant contexts in which a change in ACC distance needed is sorted out and
a standard distance setting is assigned. Reinforcement-Learning strategies are handled where by the pre-existing distance settings can be modified and adapted to the
user once they start driving
Oberflächenphysikalische Untersuchungen an ferekristallinen Dünnschichten und van-der-Waals Heterostrukturen
No full textAls van-der-Waals Heterostrukturen werden vertikale Stapelfolgen quasi-zweidimensionaler Kristalle bezeichnet. Durch die Kombination von Schichten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten für die Grundlagenforschung und potentielle Anwendungen neuer Materialien. Für die Synthese solcher Schichtstrukturen haben sich in der Vergangenheit hauptsächlich zwei Methoden etabliert. Dies ist zum einen die manuelle Stapelung mechanisch exfolierter Lagen und zum anderen das sequentielle Schichtwachstum mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung. Ein entscheidender Nachteil bei der mechanischen Exfoliation ist dabei, dass die verwendeten zweidimensionalen Schichten unter Transportbedingungen stabil sein müssen. Die sequentielle Synthese wird dadurch limitiert, dass die idealen Wachstumsbedingungen für verschiedene Lagen nicht immer kompatibel sind. Einen alternativen Ansatz zur Herstellung von van-der-Waals Heterostrukturen verfolgt die MER-Synthese (engl. modulated elemental reactants). Dabei wird die gewünschte Schichtstruktur durch einen amorphen Precursor vorgegeben, welcher aus elementaren Schichten mit exakt kalibrierter Teilchenzahl aufgebaut wird. Aufgrund der Vorstrukturierung kann die Kristallisation beim anschließenden Tempern bei deutlich niedrigeren Wachstumstemperaturen erfolgen als bei klassischen Festkörpersynthesen. Auf diese Weise sind auch metastabile Verbindungen mit variablen Stapelfolgen zugänglich, jedoch Verbunden mit einem Verlust der langreichweitigen kristallinen Ordnung. Daher werden solche Heterostrukturen auch als Ferekristalle bezeichnet (nach dem lateinischen fere, zu Deutsch „fast“).
Die vorliegende Arbeit widmet sich der Untersuchung verschiedener Ferekristalle mittels Methoden der Oberflächenphysik. Der Fokus liegt dabei auf der elektronischen Struktur und den Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Schichten, welche über die Photoelektronenspektroskopie zugänglich sind. Insbesondere Ladungstransferphänomene lassen sich über die Analyse der atomaren Rumpfniveauspektren untersuchen. Dabei können zwei grundlegende Prozesse unterschieden werden: In Ferekristallen, die PbSe oder SnSe enthalten, zeigt sich eine Modulationsdotierung durch Elektronenübertrag in die benachbarten Übergangsmetalldichalkogenide. Verbindungen mit BiSe zeigen hingegen ein deutlich komplexeres Verhalten, da neben dem Ladungstransfer in benachbarte Schichten auch eine Lokalisation von Ladungsträgern an Antiphasendomänengrenzen erfolgen kann. In Kombination mit Molybdändiselenid treten bei entsprechend großem Elektronenübertrag aus BiSe gemischte Bereiche der halbleitenden 2H- und (metastabilen) metallischen 1T-Phase von MoSe2 auf. Durch eine Variation der Zusammensetzung und Stapelfolge der betrachteten Ferekristalle lassen sich diese Phänomene systematisch untersuchen. Zum Abschluss der Arbeit wird zudem die Anwendbarkeit der MER-Synthese für die Herstellung ultradünner Filme mit einer Dicke im Bereich von ein bis zwei Monolagen untersucht. Als Wachstumssubstrate kommen dabei Silizium und epitaktisches Graphen auf Siliziumcarbid zum Einsatz. Dabei konnte sowohl das Wachstum von Monolagen von MoSe2 als auch von Bilagen aus MoSe2 und Bi2Se3 erfolgreich demonstriert werden.Vertical stacks of quasi-two-dimensional crystals are commonly referred to as van-der-Waals heterostructures. By combining layers with different physical properties, one opens up a variety of possibilities for fundamental research as well as the application of new materials. In the past, two prominent methods have been established for the synthesis of such layered structures: manual stacking of mechanically exfoliated layers and sequential layer-by-layer growth via chemical or physical vapor deposition. A decisive disadvantage of the mechanical exfoliation is that the two-dimensional layers that are to be stacked have to be stable under transport conditions. Sequential synthesis is limited by the fact that the ideal growth conditions for different layers are not always compatible. An alternative approach to the preparation of van-der-Waals heterostructures is the MER-synthesis. MER stands for modulated elemental reactants. Here, an amorphous precursor mimicking the desired structure is built up from elemental layers with a precisely calibrated number of atoms. Due to the prestructuring of the precursor, crystallization during subsequent annealing can take place at significantly lower growth temperatures compared to classical solid-state syntheses. With this approach, metastable compounds with variable stacking sequences become accessible, but at the expense of losing the long-range crystalline order. Therefore, such heterostructures are also referred to as ferecrystals (from the latin fere, meaning „almost“).
The present work is devoted to the study of a variety of ferecrystals by means of surface science methods. The main focus is put on the electronic structure of and the interactions between the individual layers, which are accessible via photoelectron spectroscopy. In particular, charge transfer phenomena can be studied by analyzing the atomic core level spectra. Here, two distinct fundamental processes can be distinguished: In ferecrystals that contain PbSe or SnSe, electrons are transferred into the neighboring transition metal dichalcogenide layers, which can be applied in the form of controlled modulation doping. On the other hand, compounds with BiSe show a much more complex behavior. In addition to charge transfer into neighboring layers, localization of charge carriers can occur at antiphase domain boundaries. When combined with molybdenum diselenide, electron donation from BiSe can lead to a mixture of the semiconducting 2H- and (metastable) metallic 1T-phase of MoSe2. By varying the composition and layering sequence of the heterostructures, these phenomena can be investigated systematically. To conclude the thesis, the applicability of the MER synthesis for the preparation of ultrathin films with thicknesses in the range of one to two monolayers is investigated. In this study, silicon and epitaxial graphene on silicon carbide are used as growth substrates. The growth of monolayers of MoSe2 as well as bilayers of MoSe2 and Bi2Se3 is demonstrated successfully
Skalierungsabhängige vergleichende Untersuchungen zur Co-Präzipitation von heterogenen Katalysatoren für die Oxidation von Dieselruß am Beispiel Ce_1-x' ^'IV'Bi_'x-' ^'III'O_'2-x/2'
No full textDie vorgelegte Arbeit entstand im Zeitraum zwischen 04/2016 bis 10/2020 und wurde durch ein Promotionsstipendium des evangelischen Studienwerks Villigst e.V. gefördert. Das Ziel der vorgelegten Arbeit ist die Etablierung einer einheitlichen und automatisierten Co-Fällungsmethode für die Mischoxidsysteme der Form CeaMbOx mit M = Bi, Fe und Mn, die als Katalysatoren für den Abbrand eines Modelldieselrußes dienen. Für den thermogravimetrisch ermittelten Rußabbrand erfolgt die Kontaktierung zwischen Ruß und Katalysator im automatisierten Kontakt. Als Kenngrößen der Aktivität finden spezifische Abbrandtemperaturen sowie die dynamische Sauerstoffspeicherkapazität Anwendung.:Bibliographische Beschreibung und Referat III
Danksagung VII
Inhaltsverzeichnis IX
1. Einleitung 1
2. Zielsetzung 3
3. Theorie 5
3.1 Katalyse 5
3.2 Autoabgaskatalyse 5
3.2.1 Abgaskatalyse bei Ottomotoren 6
3.2.1.1 Dreiwegekatalysator 6
3.2.1.2 Benzinpartikelfilter 8
3.2.2 Autoabgaskatalyse bei Dieselmotoren 9
3.2.2.1 NOx-Kontrolle 10
3.2.2.2 Dieseloxidationskatalysator 11
3.2.2.3 Entfernung von Dieselruß 11
3.3 Oxidation von Ruß 17
3.3.1 Bildung von Ruß 17
3.3.1.1 Bildung von Aromaten 17
3.3.1.2 Wachstum von Aromaten 19
3.3.1.3 Partikelbildung 20
3.3.1.4 Oberflächenreaktionen 21
3.3.1.5 Partikelkoagulation 22
3.3.2 Mechanismus zur Oxidation von Ruß 23
3.3.2.1 Unkatalysierte Oxidation von Ruß mit O2 23
3.3.2.2 Unkatalysierte Oxidation von Ruß mit NO2 29
3.3.2.3 Katalysierte Oxidation von Ruß 31
3.4 CeO2 und CeO2-basierte Katalysatoren 42
3.4.1 CeO2 42
3.4.2 Cer-Bismut-Oxide 45
3.4.3 Cer-Eisen-Oxide 49
3.4.4 Cer-Mangan-Oxid 52
3.4.5 Zusammenfassung der Literaturrecherche 55
3.5 Synthese von Katalysatoren 56
3.5.1 Fällungsreaktionen 56
3.5.1.1 Allgemeine Grundlagen von Fällungsreaktionen 56
3.5.1.2 Ablauf von Fällungsreaktionen 57
3.5.1.3 Übersättigung 58
3.5.1.4 Keimbildung 59
3.5.1.5 Änderung der freien Enthalpie bei der Keimbildung 60
3.5.1.6 Kristallwachstum 62
3.5.1.7 Einflussgrößen auf Fällungsreaktionen 62
3.5.2 Sol-Gel-Synthese 63
3.5.3 Imprägnieren 64
3.5.4 Mikroemulsion 64
3.5.5 Weitere Synthesemethoden 64
4. Ergebnisse und Diskussion 66
4.1 Methodenentwicklung zur Bestimmung der Ionenkonzentration im Filtrat 66
4.1.1 Photometrische Bestimmung von Ce3+/4+, Bi3+ und Fe3+ 66
4.1.2 Photometrische Bestimmung von Manganionen 71
4.2 Weitere Filtratanalyse 73
4.3 Methodenentwicklung zur Analyse der Oxidproben 75
4.4 Kenngrößen zur Auswertung der Aktivitätsmessungen 80
4.5 Methodenentwicklung zur Kontaktierung von Ruß und Katalysator 83
4.6 Methodenentwicklung der Synthese am Syntheseroboter Chemspeed SLT 106 98
4.6.1 Allgemeine Beschreibung des Syntheseroboters Chemspeed SLT 106 98
4.6.2 Vorversuche mit den Modulen Reaktorblock und Vial 99
4.6.3 Modifizierung des Aufbaus der Chemspeed SLT 106 103
4.6.4 Optimierung der Dosierparameter an der Chemspeed SLT 106 104
4.7 Cer-Bismut-Oxid 107
4.7.1 Auswertung der Vorversuche 107
4.7.1.1 Vorversuche zur Fällung von Bi2O3 108
4.7.1.2 Vorversuche zur Fällung von CeO2 112
4.7.1.3 Zusammenfassung der Vorversuche 119
4.7.2 Synthese der Fällungsbibliotheken für das CeaBibOx-System 122
4.7.2.1 Titrator-Fällungsbibliothek 124
4.7.2.2 Einfluss der Dosiergeschwindigkeit des Fällungsmittels auf die Partikelgröße des Niederschlages 132
4.7.2.3 Chemspeed-Fällungsbibliothek 133
4.7.2.4 Reverse Strike Chemspeed-Fällungsbibliothek 148
4.7.2.5 Normale Fällung mit Ölsäure – Fällungsbibliothek II 160
4.7.2.6 Zusammenfassung der CeaBibOx-Fällungsbibliotheken 179
4.8 Cer-Eisen-Oxid 182
4.8.1 Vorversuche zur Fällung von Eisenoxiden 182
4.8.2 Vorversuche zur Fällung von Cer-Eisen-Oxiden 186
4.8.3 Synthese der Fällungsbibliotheken für das CeaFebOx-System 190
4.8.3.1 Chemspeed-Fällungsbibliothek mit H2O als Lösungsmittel 190
4.8.3.2 Reverse Strike-Fällungsbibliothek mit H2O als Lösungsmittel 202
4.8.3.3 Reverse Strike-Fällungsbibliothek mit HNO3 als Lösungsmittel 212
4.8.3.4 Zusammenfassung der CeaFebOx-Fällungsbibliotheken 223
4.9 Cer-Mangan-Oxid 226
4.9.1 Vorversuche zur Fällung von Manganoxiden 226
4.9.2 Vorversuche zur Fällung von Cer-Mangan-Oxiden 230
4.9.3 Synthese der CeaMnbOx-Fällungsbibliotheken 231
4.9.3.1 Chemspeed-Fällungsbibliothek mit H2O als Lösungsmittel 231
4.9.3.2 Reverse Strike-Fällungsbibliothek mit H2O als Lösungsmittel 243
4.9.3.3 Reverse Strike-Fällungsbibliothek mit HNO3 als Lösungsmittel 255
4.9.4 Zusammenfassung des CeaMnbOx-Systems 267
5 Zusammenfassung 269
6 Experimenteller Teil 275
6.1 Verwendete Chemikalien 275
6.2 Synthesevorschriften 276
6.2.1 Batch-Synthese am Titrator 276
6.2.2 Automatisierte Synthese 279
6.3 Kontaktierung von Ruß und Katalysator 283
6.4 Aktivitätsmessungen 284
6.4.1 Messung des Rußabbrandes 284
6.4.2 Messung der dynamischen Sauerstoffspeicherkapazität 285
6.5 Filtratanalyse 286
6.5.1 Photometrische Bestimmung von Bi3+, Ce4+ und Fe3+ 286
6.5.2 Photometrische Bestimmung von Mn2+ 287
6.6 Charakterisierung der Katalysatoren 288
6.6.1 Röntgenpulverdiffraktometrie (PXRD) 288
6.6.2 Ramanspektroskopie 288
6.6.3 Spezifische Oberfläche nach Brunauer, Emmett und Teller (SBET) 289
6.6.4 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) 289
6.6.5 Dynamische Lichtstreuung (DLS) 289
6.6.6 Statische Lichtstreuung (SLS) 290
6.6.7 Transmissionselektronenmikroskopie und Energiedispersive Röntgenspektroskopie (TEM/EDX) 291
7 Verzeichnisse 292
7.1 Abkürzungsverzeichnis 292
7.2 Abbildungsverzeichnis 300
7.3 Tabellenverzeichnis 308
7.4 Literaturverzeichnis 317
8 Anhang 344
Lebenslauf 355
Veröffentlichungen und andere wissenschaftliche Leistungen 356
Selbständigkeitserklärung 35
Dynamische Simulation von Turbinen für Brennstoffzellenanwendungen
Get PDFMittels Konzeptauswahlmethoden werden die leitradlose konstante Radialturbine und die teilbeaufschlagte Turbine als favorisierte Turbinenkonzepte für Brennstoffzellensysteme identifiziert, da sie einen guten Kompromiss der zuvor ermittelten Systemanforderungen (in Kap. 3) ermöglichen. Aus den Ergebnissen der Systemsimulation geht hervor, dass im Fall einer konstanten Radialturbine eine aktive Druckregelung mit einem Ventilsystem am Austritt der Turbine notwendig ist, um die geforderte Anforderung hinsichtlich der Ansprechzeit zu erfüllen. Aufgrund der geringeren Sensitivität zwischen Verteilervolumen und minimaler Ansprechzeit des Systems ist eine Anwendung auch für Systeme mit einer höheren Anzahl an Brennstoffzellen möglich. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit der teilbeaufschlagten Turbine zeigen, dass die geforderte Ansprechzeit mit 25% Beaufschlagungsgrad im Vollastpunkt möglich ist, was jedoch zu deutlich schlechteren Turbinenwirkungsgraden führt als im Fall einer konstanten Radialturbine. Da sich das Konzept der leidradlosen konstanten Radialturbine sowohl im Rahmen der Konzeptevaluation als auch anhand der durchgeführten Systemsimulationen als vielversprechend erweist, wird es für die nächsten Auslegungsschritte in Abb. 2 verwendet. In zukünftigen Arbeiten werden zusätzlich dazu alternative Möglichkeiten zur Teilbeaufschlagung entwickelt, welche einen höheren Wirkungsgrad im Volllastbetriebspunkt ermöglichen
Auslegung eines Anodenrezirkulationsgebläses auf Basis des Medienspaltmotors
No full textIm Rahmen des ZIM-geförderten Vorhabens „Rezirkulationsgebläse-Entwicklung für die Brennstoffzellen-Technologie“ (REZEBT) wurde die Entwicklung eines neuartigen aktiven Wasserstoff-Rezirkulationsgebläses für die Anodenseite einer Brennstoffzelle bis TRL4 vorangetrieben. Das vorgestellte Gebläse besteht im Wesentlichen aus einem schnelldrehenden Turboverdichter, welcher mit einem sogenannten Medienspaltmotor angetrieben wird. Der Medienspaltmotor zeichnet sich dadurch aus, dass er das Medium durch den Spalt zwischen Rotor und Stator fördert, wodurch gänzlich auf dynamische Dichtungen verzichtet werden kann und das Medium selbst zur Kühlung genutzt werden kann. Bauartbedingt kann bei diesem permanent-erregten Synchronmotor (sensorlos) auf eine aufwändige Konstruktion und teure Produktionsprozesse verzichtet werden. Diese Veröffentlichung beschreibt den Prozess und die Herausforderungen der Auslegung sowie den Aufbau des Anodenrezirkulationsgebläses (ARG). Die Funktionsfähigkeit wurde mittels eines Prototypen demonstriert
Modellbasierte Auslegung des Antriebsstrangs eines NT-PEM-Brennstoffzellen-Demonstratorfahrzeugs
Get PDFDiese Arbeit setzt sich mit der Gesamtheit des Antriebsstrangs vom Brennstoffzellen-Modul bis zum Rad auseinander. Hierfür wird das Verhalten der Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als Einzelzelle und zusammengeschalten als Stack mithilfe eines vereinfachten Greybox-Modells in MATLAB/Simulink® beschrieben. Das Modell, welches zudem an ein idealisiertes aber aussagekräftiges Antriebsstrangmodell gekoppelt ist, erlaubt die Auslegung der Antriebskomponenten für konkrete Betriebsszenarien unter Variation der zu- und abgeführten Medien sowie der Zustandsgrößen Temperatur und Druck. Simulierte Drehmomentverläufe im berechneten Motorkennfeld mit effektivem Arbeitspunkt, Zwischenkreisspannungen und auftretende Verluste in den elektrischen Komponenten bieten die Grundlage, um bereits in der Entwicklungsphase das Zusammenwirken der Antriebskomponenten abzuschätzen und den Antriebsstrang für ein Demonstratorfahrzeug auslegen zu können.This work addresses the entirety of the powertrain from the fuel cell module to the wheel. For this purpose, the behaviour of the low-temperature polymer electrolyte fuel cell as a single cell and assembled as a stack is described using a simplified greybox model in MATLAB/Simulink®. The model, which is also coupled to an idealized but conclusive powertrain model, allows the design of the powertrain components by varying the media supplied and discharged as well as the state variables temperature and pressure. Simulated torque progressions in the calculated engine characteristics with the effective operating point, DC link voltages and losses occurring in the electrical components provide the basis for estimating the interaction of the powertrain components in the development phase and for dimensioning the powertrain for a demonstrator vehicle
Hybrid PEM fuel cell systems
No full textNowadays, PEM fuel cell systems for passenger cars are always realized as hybrid systems. If the architecture of a hybrid system is given, then the dimensioning of the fuel cell and battery subsystems is crucial in terms of costs, dynamics, and driving behavior in general.
In order to analyze these dependencies correctly, the ZBT fuel cell model was integrated into a fuel cell system and a full vehicle simulation. The subject of the investigation is the interaction of different drive cycles, which in part are very different, with differently dimensioned sub models for the fuel cell system and the battery. The ZBT fuel cell model is integrated into the simulation environment AVL CRUISE™ M for the fuel cell system and the vehicle.
An analysis is presented that compares the different drive cycles and system dimensions and provides specific recommendations for different use cases
Design and characterization of a metallic bipolar plate based on phase change cooling with modified surfaces
No full textThe increasing demand for more efficient cooling options in the areas of fuel cell technology motivates the development of novel cooling strategies with improved heat transfer. Cooling through phase transition of the coolant from the liquid to the gaseous state is therefore a suitable approach. In this context, the phase transition behaviour in the inner structure of bipolar plates, which is determined by the flow field and its surface properties, must be understood and designed as a central functional element for cooling in a fuel cell.
For the integrated development of a metallic bipolar plate based on the phase change cooling with modified surfaces, this paper discusses the design of the flow field, the design of the associated forming technology as well as the coating technology that meets the requirements of the bipolar plates with phase change cooling principle. In this regard, the wetting and the corrosion behaviour of different surface coatings and the in-situ phase transition behaviour within the bipolar plates are demonstrated and discussed