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Konzeptionierung und Konstruktion einer Befestigung von Wasserstoffdruckbehältern im Fahrzeug
(2021)
Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Befestigung für Wasserstoffdruckbehälter im Fahrzeug, in welche eine Sensorik zur Ermittlung der in den Druckbehältern gespeicherten Wasserstoffmasse integriert wird.
In den theoretischen Grundlagen wird der Technikstand der zu fassenden Druckbehälter, sowie von bestehenden Befestigungen dargestellt. Zudem werden etablierte und zukünftige Package-Varianten von Wasserstoffdruckbehältern in Fahrzeugen aufgezeigt. Auf der Basis der Analyse von Aufbau und Funktion der aktuell beim Auftraggeber geplanten Wasserstoffkraftstoffversorgungsanlage, werden alternative Ansätze zur Ermittlung der Wasserstoffmasse erarbeitet.
Für den geeignetsten dieser Ansätze werden Aufnehmer zur Messwerterfassung betrachtet, welche in die Befestigung integriert werden können. Zur Konkretisierung der gegebenen Entwicklungsaufgabe werden Anforderungen an die Befestigung und Sensorik gesammelt, sowie in einer Anforderungsliste zusammengefasst, welche die Grundlage zur Bildung unterschiedlicher Varianten von Befestigungen mit integrierter Sensorik darstellt. Diese Varianten werden einer technisch-wirtschaftlichen Bewertung unterzogen und die resultierende Vorzugsvariante weiter detailliert.
Im Ausarbeitungsprozess wird die Vorzugsvariante mithilfe von grundlegenden Berechnungen und FE-Analysen ausgelegt. Zudem werden Aufbau und Funktion der integrierten Sensorik anhand von Hard- und Software beschrieben.
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine Spannvorrichtung für PEM-Brennstoffzellen zu entwickeln. Die Spannvorrichtung ist eine Komponente eines Brennstoffzellenprüfstandes, welche ermöglichen soll, die zu prüfenden PEM-Brennstoffzellen während des Betriebes zu verspannen. Auf der Grundlage theoretischer Betrachtungen zur Funktionsweise und des Aufbaus von PEM-Brennstoffzellen, Recherchen zum Stand der Technik bestehender Spannsysteme, sowie der Analyse der beim Auftraggeber verwendeten mechanischen Spannvorrichtung, werden anhand von Anforderungen verschiedene Varianten pneumatischer Spannvorrichtungen konzipiert. Diese Varianten werden anhand technologischer, konstruktiver und wirtschaftlicher Gesichtspunkte bewertet. Die aus dieser Bewertung resultierende Vorzugsvariante wird durch rechnergestützte Optimierungen weiter ausgearbeitet und im CAD konstruiert. Perspektivisch werden Möglichkeiten zukünftiger Versuche aufgezeigt, die zu einer Validierung der grundsätzlichen Funktion der Spannvorrichtung genutzt werden können.