Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Konferenzveröffentlichung (351) (entfernen)
Sprache
- Englisch (216)
- Deutsch (133)
- Französisch (1)
- Rumänisch (1)
Schlagworte
- Bionik (9)
- Akkreditierung (3)
- Gespenstschrecken (3)
- Haftorgan (3)
- Strukturoptimierung (3)
- adhesion (3)
- stick insects (3)
- Competency-Oriented Exams (2)
- E-Learning (2)
- Field measurement (2)
- Human-Robot Interaction (2)
- Leichtbau (2)
- Solar modules (2)
- Sportsoziologie (2)
- Sportökonomie (2)
- Tetraplegie (2)
- Virtuelle Hochschule (2)
- 360° Panorama (1)
- AEM-Electrolysis (1)
- API 1130 (1)
- Abusive Supervision (1)
- Air handling unit (1)
- Akademischer Grad (1)
- Alltagsunterstützende Assistenzlösung (1)
- Alternative Geschäftsmodelle (1)
- Arbeitsbelastung (1)
- Artificial Intelligence (1)
- Assisted living technologies (1)
- Assistive robotics (1)
- Augmented Reality (1)
- Automatisierung, Journalismus, Literaturüberblick (1)
- Automatisierungstechnik (1)
- Autonomous Agents (1)
- Bachelor-Studiengang (1)
- Bachelorstudiengang (1)
- Bachelorstudium (1)
- Belgien (1)
- Berufsbefähigung (1)
- Bildverarbeitung (1)
- Biomimetics (1)
- Bologna-Prozess (1)
- Building Information Modeling (1)
- Burnout (1)
- CFD Simulation (1)
- COIL (1)
- CPM (1)
- Climate change (1)
- Constructive Alignment (1)
- Continuous Assessment (1)
- Continuous Queries (1)
- Crowdfunding (1)
- Current Pulses (1)
- Curriculanormwert (1)
- Daseinsvorsorge (1)
- Datalog (1)
- Datenjournalismus (1)
- Deductive Databases (1)
- Deutschland (1)
- Deutschland / Technische Regeln für brennbare Flüssigkeiten (1)
- Digitalisierung (1)
- Distributed Software Development (1)
- Elastizitätsmodul (1)
- Electrodeposition (1)
- Elektrolyseure (1)
- Energieeffizienz (1)
- Erneuerbare Energien (1)
- Erweiterte Realität <Informatik> (1)
- Exams with Third-Party Applications (1)
- Fehlererkennung (1)
- Fehlerortung (1)
- Flat-Channel (1)
- Flipped Classroom (1)
- Formative Assessment (1)
- Future capacity needs (1)
- Gehirn & Computer (1)
- Gentrifizierung (1)
- Großveranstaltung (1)
- High Reynold Numer (1)
- Hochschulbildung (1)
- Human-centered computing (1)
- Hydraulic compression, Carbon Nano Fibers, PEM Fuel Cells, Catalyst utilization (1)
- Hygiene (1)
- Incremental Evaluation (1)
- Informatik (1)
- Informatikstudium (1)
- Ingenieurstudium (1)
- Interactive Voting Systems (1)
- Interaktion (1)
- Intercultural Collaboration (1)
- Internationalisierung (1)
- Journalismus (1)
- Journalistenausbildung (1)
- Juristenausbildung (1)
- KMU (1)
- Kalman filter (1)
- Klimatechnik (1)
- Klimawandel (1)
- Klimaänderung (1)
- Kohlenstoff-Nanoröhre (1)
- Kreditpunktesystem (1)
- Künstliche Intelligenz (1)
- Launcher (1)
- Leak detection (1)
- Leckerkennung (1)
- Leckortung (1)
- Lecksuchgerät (1)
- Lecküberwachung (1)
- Leistungsreserve (1)
- Machine Learning (1)
- Maschinenintelligenz (1)
- Master-Studiengang (1)
- Masterstudiengang (1)
- Masterstudium (1)
- Mastery Experience (1)
- Mathematikstudium (1)
- Maus (1)
- Membran-Elektroden-Einheit (1)
- Mensch-Roboter (1)
- Menschheitsentwicklung (1)
- Mikrofotografie (1)
- Mixed Reality (1)
- Modularisierung (1)
- Multi-Agent System (1)
- Nachhaltigkeitsreporting (1)
- Naturwissenschaftliches Studium (1)
- NeRF (1)
- Ni-Mo alloy Catalyst (1)
- Online Programming Exams (1)
- Online Supervision (1)
- Online-Studium (1)
- PEM Electrolysis, Hydrogen, Hydraulic Compression, High Pressure (1)
- PEM fuel cells; electrode preparation; carbon nanofibers; in-situ performance test (1)
- Peer Assessment (1)
- Peer Instruction (1)
- People with disabilities (1)
- Performance prediction (1)
- Physics-Informed Deep Learning (1)
- Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzelle (1)
- Project-based Learning (1)
- Qualifikationsrahmen (1)
- RLT-Geräte (1)
- Raumluftströmung (1)
- Rechtssprache (1)
- Regeln der Technik (1)
- Rescue Robotics (1)
- Robot assistive drinking (1)
- Robot assistive eating (1)
- Robotik (1)
- Selbstoptimierung (1)
- Sensortechnik (1)
- Sinusoidal (1)
- Skalierung (1)
- Small UAVs (1)
- Smart Grid (1)
- Social Learning (1)
- Standortfaktor (1)
- Standortpolitik (1)
- Student Activation (1)
- Studierbarkeit (1)
- Supercomputer (1)
- TRFL (1)
- Temperature coefficients (1)
- Testsystem (1)
- Thermal Stress (1)
- Transformative Teaching (1)
- Update Propagation (1)
- Urban heat island (1)
- Visual Monocular SLAM (1)
- Wasserstoffenergietechnik (1)
- Weiterbildung (1)
- Wirtschaftsjurist (1)
- Workload (1)
- Wärmepumpen, VDI 4645, Jahresarbeitszahl, Wärmewende, Bewertungstool (1)
- Young´s modulus (1)
- Zustandsmaschine (1)
- biomimicry (1)
- bionik robotik ameisen (1)
- consent banner (1)
- cookie banner (1)
- cookies (1)
- human-centered design (1)
- hybrid sensor system (1)
- leak locating (1)
- leak monitoring (1)
- participatory design (1)
- privacy (1)
- risk management (1)
- sensor fusion (1)
- state machine (1)
- user acceptance (1)
- web measurement (1)
- Ähnlichkeitstheorie (1)
- Übersetzung (1)
Institut
- Institut für Internetsicherheit (69)
- Westfälisches Institut für Gesundheit (63)
- Informatik und Kommunikation (45)
- Westfälisches Energieinstitut (38)
- Maschinenbau Bocholt (29)
- Wirtschaft und Informationstechnik Bocholt (26)
- Elektrotechnik und angewandte Naturwissenschaften (22)
- Wirtschaftsrecht (8)
- Institut für biologische und chemische Informatik (6)
- Institut für Innovationsforschung und -management (5)
- Wirtschaftsingenieurwesen (3)
- Fachbereiche (2)
- Institut Arbeit und Technik (2)
- Mechatronik-Institut Bocholt (2)
- Strategische Projekte (2)
Der Beitrag geht (1) auf zentrale Aspekte neoliberaler Wirtschaftspolitik ein, (2) damit verbundene branchenspezifische Strategien und Ideologiemuster sowie (3) auf individuell übernommene Denkfiguren zur marktförmigen Selbstoptimierung. Abschließend werden (4) Alternativen auf kommunaler, wirtschafts- und sportpolitischer Ebene aufgezeigt.
Die Hauptfragen des Beitrags konzentrieren sich auf die Fähigkeit von Städten Großveranstaltungen durchzuführen und welche Zielgruppen konzeptionell im Fokus stehen. Einleitend werden dazu ausgewählte makroökonomischer Daten aufgezeigt und der wirtschaftspolitische Wandel zu einer marktfundamentalen Wirtschaftspolitik verdeutlicht, der sich als „Unternehmen Stadt“ auch im politisch-administrativen Bereich der Kommunen etabliert hat. Im Kontext dieser Logik werden Großveranstaltungen zunehmend in die kommunale Standortpolitik als weicher Standortfaktor für High-Potentials und touristische Zielgruppen eingebunden. Dadurch kommt es zu Funktionalisierungen, Vereinnahmungen von Großveranstaltungen für Partialinteressen, die den zu befördernden kulturellen Kerngedanken bisweilen ignorieren. Die stark anwachsende Zahl an Sportgroßveranstaltungen und eine ungleiche Verteilung der finanziellen Risiken zwischen Veranstaltern und Ausrichtern stoßen seit einigen Jahren auf wachsende Kritik, was durch die ablehnenden Voten der städtischen Bevölkerung zur Bewerbung um Olympische Spiele deutlich wurde. Die Durchführung von Großveranstaltungen bedarf inzwischen einer weitaus umfassenderen und intensiveren konzeptionellen Begründung und vor allem diskursiven Legitimation. Durch die zunehmende Spreizung zwischen schuldenfreien, prosperierenden Städten sowie finanziell prekär ausgestatteten Kommunen geraten jedoch die gesellschaftlichen Akteure nahezu unausweichlich in Konflikte um eine Diskussion der Verwendung öffentlicher Mittel. Notwendig wird eine faire Risikoverteilung zwischen Veranstaltern und Ausrichtern sowie eine Vermeidung von Überkapazitäten. Auf kommunaler Ebene bieten weder Austerität noch (ruinöse) Städtekonkurrenz eine langfristige Lösung. Vielmehr ist eine kritische Diskussion über die derzeitige Mittelverteilung und -herkunft der öffentlichen Trägerschaften für eine annähernd gleichwertig ausgestaltete Daseinsvorsorge und damit auch touristische Attraktivität zu führen.
Die Diskussion über den Umgang von Industriekultur, bzw. der Kultur der Arbeit wird bereits seit einigen Jahrzehnten geführt. Im Mittelpunkt stehen zum einen Auseinandersetzungen nach Abriss oder Erhalt industrieller Erzeugnisse und zum anderen konzeptionelle Entwürfe, die sich an den Polen eines industriekulturell puristischen oder marketingfixierten Freizeit-Verständnisses orientieren. Je nach Ausrichtung sollen die Konsequenzen für die Gestaltung eines angemessen oder tendenziell beliebigen Freizeitangebotes aufgezeigt werden.
Seit einigen Jahren sind aufgrund des Bedeutungsverlustes von christlicher Religion sowie sinkender Mitgliedszahlen zahlreiche Kirchen profaniert worden. Auch hier entsteht eine noch stärker emotional aufgeladene Diskussion darüber, welche Nachnutzung in einem reli-giös-normativen Verständnis, aber auch unter ökonomischen Vorzeichen möglich sein soll. Zu klären ist also, was als angemessen gilt und inwieweit die ursprüngliche Nutzung noch symbolhaft sichtbar bleiben kann und soll.
In der wissenschaftlichen Literatur gibt es kaum Studien, die sich mit der konkreten Alltagstauglichkeit von Smartwatches beschäftigen, um zu verstehen, warum die Klasse von wearables eher ein Nischendasein führt. In diesem Beitrag wird daher die Verwendung einer Smartwatch am Beispiel Kochen untersucht. Hierzu wurde eine Koch-App mit Rezeptinformationen für eine Smartwatch entwickelt, welche über Hand- und Armbewegungen in Form von Gesten bedient werden kann. In einer Feldstudie mit acht Probanden wurde ermittelt, inwieweit diese Interaktionsform den Kochprozess verändert. Die Ergebnisse zeigen, dass die unmittelbare Verfügbarkeit der Uhr sowohl Effizienz- als auch Effektivitätsvorteile gegenüber klassischen Kochhilfen bietet. Die Steuerung via Freihandgesten erlaubte zudem die Nutzung in einem Szenario, in welchem die Hände oft belegt oder verschmutzt sind und somit eine Bedienung per Finger problematisch sein kann. Die Uhr wurde von den Probanden dabei als nützliches Werkzeug erachtet, obwohl diese bislang keinerlei Erfahrung mit einem solchen Gerät hatten.
In this work a mathematical approach to calculate solar panel temperature based on measured irradiance, temperature and wind speed is applied. With the calculated module temperature, the electrical solar module characteristics is determined. A program developed in MatLab App Designer allows to import measurement data from a weather station and calculates the module temperature based on the mathematical NOCT and stationary approach with a time step between the measurements of 5 minutes. Three commercially available solar panels with different cell and interconnection technologies are used for the verification of the established models. The results show a strong correlation between the measured and by the stationary model predicted module temperature with a coefficient of determination R2 close to 1 and a root mean square deviation (RMSE) of ≤ 2.5 K for a time period of three months. Based on the predicted temperature, measured irradiance in module plane and specific module information the program models the electrical data as time series in 5-minute steps. Predicted to measured power for a time period of three months shows a linear correlation with an R2 of 0.99 and a mean absolute error (MAE) of 3.5, 2.7 and 4.8 for module ID 1, 2 and 3. The calculated energy (exemplarily for module ID 2) based on the measured, calculated by the NOCT and stationary model for this time period is 118.4 kWh, resp. 116.7 kWh and 117.8 kWh. This is equivalent to an uncertainty of 1.4% for the NOCT and 0.5% for the stationary model.
Advanced Determination of Temperature Coefficients of Photovoltaic Modules by Field Measurements
(2023)
In this work data from outdoor measurements, acquired over the course of up to three years on commercially available solar panels, is used to determine the temperature coefficients and compare these to the information as stated by the producer in the data sheets. A program developed in MatLab App Designer allows to import the electrical and ambient measurement data. Filter algorithms for solar irradiance narrow the irradiance level down to ~1000 W/m2 before linear regression methods are applied to obtain the temperature coefficients. A repeatability investigation proves the accuracy of the determined temperature coefficients which are in good agreement to the supplier specification if the specified values for power are not larger than -0.3%/K. Further optimization is achieved by applying wind filter techniques and days with clear sky condition. With the big (measurement) data on hand it was possible to determine the change of the temperature coefficients for varying irradiance. As stated in literature we see an increase of the temperature coefficient of voltage and a decline for the temperature coefficient of power with increasing irradiance.
Einleitung und Fragestellung
Zahlreiche empirische Befunden sprechen für die positiven Effekte authentischer Führung. Wir untersuchen ihre Antezedenzien.
Theoretischer Hintergrund
Authentische Führung meint Handeln im Einklang mit moralischen Werten. Aus sozialkognitiver Perspektive bezeichnet moralische Identität eine komplexe Wissensstruktur aus moralischen Werten, Zielen und Verhaltensmustern, welche durch Lebenserfahrungen erworben werden. Darin sehen wir eine Basis für authentische
Führung (H1). Sich trotz sozialer Opposition für moralische Prinzipien einzusetzen, ist bezeichnend für Mut. Dieser zeigt sich in selbstkongruentem Verhalten trotz negativer
Konsequenzen. Dem Identitätsprozessmodell folgend, wird Mut notwendig, wenn Identiätsspannungen Inkongruenz zwischen Selbstkonzept und sozialer Identität hervorrufen. Darin sehen wir ein Aktivierungspotenzial für authentische Führung (H2).
Methode
Wir befragten N = 70 Führungsdyaden eines Industriekonzerns. Mut (WSCS; Howard et al., 2016) und moralische Identität(MIS; Aquino & Reed, 2002) wurden als Selbsteinschätzung der Führungskräfte erhoben (Altersdurchschnitt: 46 Jahre, 59% ♂). Authentische Führung (ALQ, Walumbwa et al., 2008) erfassten wir als Fremdeinschätzung durch Mitarbeitende (Altersdurchschnitt: 37, 47% ♂).
Ergebnisse
Moralische Identität und tatsächliches Verhalten müssen scheinbar nicht notwendigerweise übereinstimmen; etwa wenn hohe Kosten für moralisches Verhalten erwartbar sind. Hier setzt sozialer Mut im Arbeitskontext an. Entsprechend
wird eine mutig agierende Führungskraft als authentisch wahrgenommen, vor allem, wenn dieses Verhalten mögliche negative soziale Konsequenzen beinhaltet.
Diskussion
Mutiges Handeln wird durch Persönlichkeit, Selbstwirksamkeit und aktuelle Emotionen geleitet und kann etwa in der Führungskräfteentwicklung gelernt werden.
Hier bieten sich narrative Formate an, die die Selbstreflexion fördern. Auch bzgl. der Entwicklung authentischer Führung verweisen erste Befunde auf die Bedeutung der persönlichen Reflexion, z.B. über die eigene Lebensgeschichte.
Upgrade of Bioreactor System Providing Physiological Stimuli
to Engineered Musculoskeletal Tissues
(2017)
A novel central control interface (CCI) is developed to improve the modular bioreactor system with regard to extendability and modifiability in Tissue Engineering (TE) applications. This paper presents the results developed in the project with open-source hardware and the graphical programming system LabVIEW. A new platform independent User Interface was further developed to contribute to the new flexibility of the device.
Ameisen der Gattung Cataglyphis sind in der Lage, auf Basis propriozeptiver Signale zu navigieren. Dabei werden Odometrie und der Neigungswinkel des Untergrunds über die Beinbewegung ermittelt. Das System ist robust und funktioniert mit geringem rechnerischen Aufwand. Dadurch eignet es sich als Vorbild für die Navigation von Laufrobotern in schwierigem Gelände. Ziel ist die Entwicklung eines breit anwendbaren generischen Systems, das über ein bionisch inspiriertes Odometer verfügt. Im Speziellen wird untersucht, ob die charakterisierende Größe in der Neigungsbestimmung die in den Beinen wirkenden Kräfte sind. Die Positionierung der Kraftsensoren im Ameisenbein legt eine weitere Vereinfachung auf die in den Gelenken auftretenden Drehmomente nahe. Die Implementierung des Odometers wird in einer Simulation sowie an einer robotischen Einzelbeinplattform validiert. Vorteile dieses Systems sind die kostengünstige und kompakte Implementierung, die im besten Fall keine zusätzlichen Sensoren benötigt und eine Positionsbestimmung in Echtzeit ohne externe Infrastruktur ermöglicht
Das härteste Wettbewerbsumfeld ist die Natur. Ein hoher Selektionsdruck führt dort zu Organismen, die mit geringem Aufwand besser an die herrschenden Bedingungen angepasst sind, als die Wettbewerber. Die hierzu verwendeten Strategien zum Materialeinsatz sind sehr effizient und als Strukturoptimierung abstrahiert auch in der Technik anwendbar. In diesem Vortrag werden Optimierungsmethoden und Vorgehensweisen für einen effizienten Materialverbrauch vorgestellt und diskutiert.
Das härteste Wettbewerbsumfeld ist die Natur. Ein hoher Selektionsdruck führt dort zu Organismen, die mit geringem Aufwand besser an die herrschenden Bedingungen angepasst sind, als die Wettbewerber. Die hierzu verwendeten Strategien zum Materialeinsatz sind sehr effizient und als Strukturoptimierung abstrahiert auch in der Technik anwendbar. In diesem Vortrag werden Optimierungsmethoden und Vorgehensweisen für einen effizienten Materialverbrauch vorgestellt und diskutiert.
Im Rahmen der Energiewende ist eine Erweiterung der in das Verbund-netz integrierten Energiespeicher notwendig, um zukünftig die heute gewohnte Versorgungssicherheit trotz eines sehr hohen Anteils volatiler regenerativer Energieerzeugungsanlagen zu ermöglichen. Eine geeignete elektrochemische Methode zur umweltfreundlichen Zwischenspeicherung großer Energiemengen stellt die Wasserelektrolyse mit bedarfsorientierter Rückverstromung dar. Dabei können die dynamischen Einspeise- und Laständerungen im elektrischen Verbundnetz im besonderen Maße von Elektrolyseur- und Brennstoffzellen-systemen auf Basis von Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM) aufgefangen werden.
Bestehende PEM-Systeme sind vor allem in ihrer konstruktiven Zellgröße und ihrer maximalen Leistung bei der Wasserstoffproduktion bzw. der Stromerzeugung stark begrenzt. Vor allem inhomogene Verpressungen großflächiger planarer Zellen in einem klassischen, mechanisch verspannten Stack führen zu hohen Leistungseinbußen. Zudem ergeben sich bei kleinen Stacks aufgrund der geringen Zellspannung ungünstige Wandlungsverhältnisse zwischen Strom und Spannung für eine vor- bzw. nachgeschaltete Leistungselektronik. Ein neuartiges Stackkonzept mit segmentierten Polplatten bietet eine konstruktive Lösung für das Problem größerer aktiver Zellflächen und leistet einen Beitrag zur Entwicklung industriell einsetzbarer Hochdruckelektrolyseure und Brennstoffzellen.
An energy economy with high share of renewable but volatile energy sources is dependent on storage strategies in order to ensure sufficient energy delivery in periods of e.g. low wind and/or low solar radiation. Hydrogen as environmental friendly energy carrier is thought to be an appropriate solution for large scale energy storage. In 2011 the NOW (national organisation for hydrogen in Germany) calculated the demand for hydrogen energy systems as positive (0.8 GW to 5.25 GW) and negative supply for varying power demand (0.68 to 4.3 GW) for the German energy economy in 2025. Due to its dynamic behaviour on load changes polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) as well as water electrolyser systems (PEMEL) can play a significant role for large scale hydrogen based storage systems. In this work a novel design concept for modular fuel cell and electrolyser stacks is presented with single cells in pockets surrounded by a hydraulic medium. This hydraulic medium introduces necessary compression forces on the membrane electrode assembly (MEA) of each cell within a stack. Furthermore, ideal stack cooling is achieved by this medium. Due to its modularity and scalability the modular stack design with hydraulic compression meets the requirements for large PEMFC as well as PEMEL units. Small scale prototypes presented in this work illustrate the potential of this design concept.
Für einen Energiesektor, der zukünftig im hohen Maße auf erneuerbaren Quellen beruht, sind Energiespeicher unverzichtbar, um die heute gewohnte Versorgungssicherheit auch in Zeiten geringer Einspeisung aus Wasser, PV- und/oder Windkraftanlagen garantieren zu können. Da konventionelle Speichertechnologien wie beispielsweise Pumpspeicherkraftwerke durch fehlende mögliche Standorte in Deutschland nicht weiter ausgebaut werden, sind Alternativen notwendig. Es ist Konsens, hierfür emissionsarme Strategien zu entwickeln, um die gesetzten Ziele zur Reduktion von CO2 Emissionen zu erreichen. Neben Batterien, die vorzugsweise für Kurzzeitspeicher einzusetzen sind, bietet sich Wasserstoff als umweltfreundlicher Sekundärenergieträger an, der in großen Mengen gespeichert und in Brennstoffzellen mit hohem Wirkungsgrad emissionsfrei in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Da elementarer Wasserstoff nicht natürlich vorkommt, ist dieser zuvor zu generieren. Überschüsse aus regenerativen Energiequellen können hierfür ideal genutzt werden. In diesem Beitrag wird ein aussichtsreiches Konzept für einen modularen Hochdruckelektrolyseur vorgestellt, welcher erlaubt, Wasserstoff bei einem hohen Ausgangsdruck bereitzustellen. Durch den prinzipiellen Aufbau, ist ein beliebiges Druckniveau am Ausgang nur von der mechanischen Stabilität der verwendeten Bauteile abhängig. Hierdurch ist es möglich, Wasserstoff direkt in einen Druckgasspeicher oder eine Pipeline zu produzieren, ohne einen zusätzlichen Verdichter nutzen zu müssen. Dies resultiert in signifikanten Kosteneinsparungen und verbessert den Systemwirkungsgrad zukünftiger Anlagen entscheidend.
To further increase platinum utilisation in PEM fuel cells CNFs are investigated as catalyst support material due to the CNF’s high specific surface area. Furthermore, CNFs provide suitable properties concerning corrosion resistance as well as electrical conductivity in contrast to conventional carbon supports.
This work presents the results of an electrode preparation procedure based on O2 plasma activated CNFs. The plasma treatment leads to CNF dispersibility in alcohol/water for a spray coating process. Furthermore, O2 plasma activation enhances metal deposition on the CNF’s surface. Pulse plating procedure as well as wet chemical metal synthesis have been used for particle deposition. For pulse plating a potentiostat/galvanostat type MMates 510 AC from Materials Mates, Italy has been used. Electrode morphology has been determined in SEM type XL 30 ESEM from Philips, The Netherlands.
In polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) noble metal nano particles are deposited on graphitic supports serving as electrocatalysts for devices with high power density. In this study anodes are analysed with low platinum loading of about 0.1 mg cm-2. These electrodes are prepared by carbon nano fibres (CNF) decorated with platinum nano particles. For electrode manufacturing two sorts of fibres, which are produced in an industrial scale, are used with different graphitisation degree and surface area. CNF layers are applied on commercially available graphitic substrate by spray coating which leads to a porous structure with high surface area. Subsequently, platinum deposition is achieved by pulsed electroplating for an improved platinum utilisation in PEMFC electrodes. Spray coating and platinum deposition are assisted by a previous oxygen plasma activation process. Prepared anode material is characterised by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction spectroscopy (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and thermogravimetry (TGA). Electrochemical analyses (cyclic voltammetry and corrosion test) are carried out in 0.5 M sulphuric acid. The effect of graphitisation degree of carbon nano fibres on the performance of prepared electrodes is investigated in-situ in a PEM fuel cell test bench.
In state of the art polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) rare and expensive platinum group metals (PGM) are used as catalyst material. Reduction of PGM in PEMFC electrodes is strongly required to reach cost targets for this technology. An optimal catalyst utilisation is achieved in the case of nano-structured particles supported on carbon material with a large specific surface area. In this study, graphitic material in form of carbon nanofibres (CNFs) is decorated with platinum (Pt) particles serving as catalyst material for PEMFC electrodes with low Pt loading. For electrode preparation CNFs have been previously activated by means of radio frequency induced oxygen plasma. This kind of treatment results in formation of functional groups on the CNF’s surface which directly influences the characteristics of subsequent Pt particle deposition. Different plasma parameters (plasma power, gas flow or exposure time) have to be set in order to achieve formation of oxygen containing functional groups (hydroxylic, carboxylic or carbonylic) on the CNF’s surface. In the frame of this experimental work, electrodes are investigated in respect of optimal morphology, microstructure as well as electrochemical properties. Therefore, samples were characterised by means of scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray analysis, transmission electron microscopy, thermogravimetry, X-ray diffraction, X-ray fluorescence as well as polarisation measurements.
For this study gas diffusion electrodes (GDE) with low platinum loading are prepared for the application as anode in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) systems based on hydraulic compression. As catalyst support material, carbon nanofibers (CNF) are investigated because of their high specific surface area and high graphitization degree. The electrode preparation is optimized by an economic and environmental friendly pre-treatment process in oxygen plasma. For GDE manufacture an ink containing oxygen plasma activated CNFs as well as hydrophilic polymer is used. After spray coating of this CNF ink on a graphitic substrate, platinum is deposited using the pulse plating technique. Preliminary results showed a considerable improvement of CNF dispersibility as well as an increased amount and an optimized morphology of the deposited platinum. Morphology and microstructure are observed by scanning electron microscopy as well as transmission electron microscopy. Platinum loading is determined by thermogravimetric analysis to be in the range of 0.01 mg cm-2 to 0.017 mg cm-2. Furthermore, MEAs are prepared from these GDEs and testing is performed in a novel modular fuel cell test stack based on hydraulic compression. Technical information about stack design and functions is given in this work.
This experimental work deals with the preparation and investigation of PEM fuel cell electrodes, which are obtained using Graphene Related Material (GRM) serving as catalyst support material for platinum nanoparticles. The applied GRM belong to the group of carbon nanofibers and exhibits a helical-ribbon structure with dimensions of 50 nm in diameter and an average length up to a few µm. Furthermore, utilized GRM provide a superior graphitisation degree of about 100 %, which leads to both high corrosion resistance and low ohmic resistance. Material stability plays one of the main roles for long term fuel cell operation, whereby a great electrical catalyst contact combined with high specific surface area yields in high fuel cell performances.
Prior to GRM dispersion and deposition onto a gas diffusion layer, the graphene structures are functionalized by oxygen plasma treatment. Through this step, functional oxygen groups are generated onto the GRM outer surface providing an improved hydrophilic behaviour and facilitating the GRM suspension preparation. In addition, the oxygen groups act as anchors for platinum nanoparticles which are subsequently deposited onto the GRM surface through a pulse electrodeposition process.
Membrane electrode assemblies produced with the prepared electrodes are investigated in-situ in a PEM fuel cell test bench.
Um die Wasserstofftechnik in Zukunft wirtschaftlich und damit kommerziell am Markt verfügbar werden zu lassen, sind heute noch immer große Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen notwendig. Dabei erfordert die Entwicklung von optimierten Komponenten wie beispielsweise der Membran-Elektroden-Einheit (MEA – engl. Membrane Electrode Assembly) für Brennstoffzellen sowie Elektrolyseure reproduzierbare und homogene Prüfbedingungen. Für diesen Zweck ist ein Prüfsystem auf Basis eines von der Westfälischen Hochschule (WHS) patentierten modularen Stackkonzepts mit hydraulischer Verpressung entworfen und realisiert worden. Mit dem hier vorgestellten System ist es möglich, auf Einzelzellenbasis mehrere Proben zum gleichen Zeitpunkt unter identischen Umgebungsbedingungen auf ihre Charakteristik hin zu untersuchen.
The membrane electrode assemblies (MEA) for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) developed at the Westphalian Energy Institute are based on oxygen plasma activated carbon nanotubes (CNT) doped with platinum particles. For electrode preparation an ink is used containing the activated CNTs as well as hydrophobic and hydrophilic material in solved form. After this ink is sprayed onto a graphitic substrate platinum particles are deposited by pulse plating method, where the plasma activation enhances CNT dispersibility as well as platinum deposition. This materials mixture is structured in nanoscale with the aim to increase the catalyst particles’ specific surface. For low reactance at operation, homogeneous compression of the MEA’s layers is necessary within a PEMFC. A novel stack architecture for electrochemical cells, especially PEMFC as well as PEM electrolysers, has been developed in order to achieve ideal cell operation conditions. Single cells of such a stack are inserted into flexible slots that are surrounded by a hydraulic medium which is pressurised during operation in order to achieve an even compression and cooling of the stack’s cells. With this stack design it has been possible to construct a test facility for simultaneous characterisation of several MEA samples. As compression and temperature conditions of every single sample are the same, the effects of e.g. different electrode configurations can be investigated with the novel test system.