Inhaltsverzeichnis XIII

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Ausblick auf zukünftige Anwendungen in der Luftfahrttechnik Andreas Westenberger 1.1 Zukünftige Kraftstoffe für in der Luftfahrt Drop-in Kraftstoffe für den Antrieb Alternative flüssige Kraftstoffe für den Antrieb Alternative gasförmige Kraftstoffe für den Antrieb Neue Energiewandler für Bordsysteme in Entwicklung Aktivitäten im Bereich der Luftfahrt Literatur Heutige und zukünftige Kraftstoffe für Brennstoffzellen in der Luftfahrt... 7 Ralf Peters Nomenklatur Chemische Zusammensetzung und Spezifikation von Flugturbinen-Kraftstoffen Herstellung von Kerosin im Raffinerieprozess Qualität von Flugturbinen-Kraftstoffen Physiko-chemische Prozesseigenschaften von Kerosin Eigenschaften und Einsatz von Flugbenzin Einsatz von Biokraftstoffen im Luftverkehr Definition und Einteilung von Biokraftstoffen Pflanzenöle Kraftstoffherstellung aus Pflanzenölen Bio-to-liquid Kraftstoffe Halophyten Verwendung im Luftverkehr Wasserstoff als Energieträger Reformierung von Erdgas Wasser-Elektrolyse Biobasierte Wasserstofferzeugung XIII

2 XIV Inhaltsverzeichnis 2.4 Anpassung und Veredlung von Kraftstoffen für den Luftverkehr Biokraftstoffe für Flugturbinen Wege zur industriellen Produktion von schwefelarmen Kerosinqualitäten Kerosinentschwefelung für Brennstoffzellensysteme Verfahrensanalytische Bewertung Flächenspezifische Produktionsraten Energie- und CO 2 -Bilanzen der Kraftstoffherstellung Flächenpotentiale für die Biokraftstoffproduktion Speicherung Mögliche Kraftstoffstrategien für die Luftfahrt Zusammenfassung und Fazit Literatur Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen Werner Lehnert, Uwe Reimer und Holger Janßen Nomenklatur Einleitung Funktionsprinzip von Brennstoffzellen Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle Eigenschaften der Phosphorsäure Das Polymer- Phosphorsäure-System Einfluss der Phosphorsäure auf das Zellverhalten einer HT-PEFC Einfluss des Brenngases auf das Betriebsverhalten einer HT-PEFC Betriebsverhalten von HT-PEFC Stacks Zusammenfassung Literatur Stackentwicklung Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen Holger Janßen, Anne Bendzulla und Werner Lehnert Nomenklatur Einleitung Grundlegender Betrieb und Aufbau Stackauslegung Stackkomponenten Membran-Elektroden-Einheit Bipolarplatte Stackkonzepte Spannkonzepte Dichtkonzepte

3 Inhaltsverzeichnis XV Konzepte zum Stack-Wärmemanagement Konzepte zur Medienverteilung auf Stack- und Zellebene Fazit und Ausblick Literatur Technische Entwicklung, Bau und Test von Brenngaserzeugungskomponenten Joachim Pasel 5.1 Einleitung Autothermer Reformer Auswahl der Dralldruckdüse für die Kraftstoffeinspritzung Strömungsdynamische Modellierungen zur Verbesserung der Verdampfungskammer Katalysatoren Experimentelle Validierung Wasser-Gas-Shift Reaktor Strömungsdynamische Modellierungen des Bereiches zwischen den beiden Reaktorstufen Experimentelle Validierung Katalytischer Brenner Strömungsdynamische Modellierungen zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Wasserfilm und heißem Abgas Experimentelle Validierung Wesentliche Entwicklungen von anderen Forschergruppen Danksagung Literatur Reaktorentwicklung und Konstruktion Jan Meißner und Andreas Tschauder Nomenklatur Einleitung Grundlagen Randbedingungen Verfahrenstechnische Randbedingungen Äußere Randbedingungen Konstruktion & Festigkeitsberechnungen Wahl des Werkstoffes Erster Entwurf Berechnungen nach AD FEM-Berechnungen im Vergleich zum Regelwerk Beispiel einer konstruktiven Detaillösungen Literatur

4 XVI Inhaltsverzeichnis 7 Entwicklung und Charakterisierung eines Gesamtsystems Remzi Can Samsun 7.1 Einleitung Technologieauswahl und Ziele Systemkonzept Basissystem Integriertes System Systemmodellierung Pinch-Point-Analyse Statistische Parametervariation Detaillierte Systemauslegung mit Hilfe einer Prozesssimulation Start-up-Strategie Scale-up und multifunktionaler Systemeinsatz Systemaufbau Brenngaserzeugungssystem Integriertes HT-PEFC-System mit Reformierung von GTL-Kerosin Systemcharakterisierung Systemtest Brenngaserzeugung in der 28 kw th -Klasse Test des integrierten HT-PEFC-Systems mit Reformierung in der 5-kW e -Klasse Analyse der Wärmerückgewinnung im System Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse Weitere Aktivitäten Zusammenfassung und Ausblick Literatur Brennstoffzellensysteme als Bestandteil eines multifunktionalen Systems Ralf Peters und Andreas Westenberger Nomenklatur Einsatzbedingungen Stromproduktion Wasserbedarf Tankinertisierung und Brandbekämpfung Tragflächenenteisung Thermodynamische Aspekte Stromerzeugung Wasserproduktion Tankinertisierung Bewertung konkurrierender Systeme basierend auf flüssigen Turbinenkraftstoffen Systemoptimierung Wichtungskriterien

5 Inhaltsverzeichnis XVII 8.4 Analyse der potentiellen Wasserproduktion in Brennstoffzellensystemen Standortanalyse für die Produktion an Flughäfen Missionsanalyse für die Produktion im Flugbetrieb Dynamische Simulation eines multifunktionalen Brennstoffzellensystems im Flugbetrieb Wasserstoff oder Biokerosin Optionen für zukünftige Brennstoffzellensysteme? Entwicklungspotentiale für zukünftige Brennstoffzellensysteme Massen- und Volumenbilanzen Multifunktionalität Ausblick Literatur Sachverzeichnis

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