Micro surface discharge for plasma-assisted catalysis in portable fuel cell reforming applications

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Die Erzeugung eines Nichtgleichgewichtsplasmas bei Atmosphärendruck bietet Vorteile für Niedertemperatur-Anwendungen und ermöglicht den Betrieb ohne Vakuumanlagen. Mikroplasmen, die in Geometrien von weniger als einem Millimeter existieren, zeichnen sich durch homogene chemische Reaktionen und niedrigen Leistungsbedarf aus, was sie für portable Anwendungen prädestiniert. Diese Arbeit präsentiert ein neuartiges Design eines Barrierenentladungsreaktors, konkret eines Mikrooberflächenentladungsreaktors (MSD), für plasmaunterstützte katalytische Brennstoffreformer in Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen. Die erforderlichen hohen elektrischen Felder wurden simuliert, und die einzelnen Komponenten analytisch betrachtet. Durch mikrotechnologische Prozesse wurde eine monolithische Kombination elektrischer und fluidischer Komponenten realisiert, wobei die praktische Machbarkeit und Integration in eine Brennstoffzelle bei minimalem Volumen berücksichtigt wurden. Der Reaktor wurde optisch, elektrisch und thermisch analysiert, um die Entladungs- und Plasmaeigenschaften zu charakterisieren. Die Reformierung von Methan in Wasserstoff für Brennstoffzellenanwendungen wurde untersucht, wobei ein spezielles Gehäuse zur Verbindung des mikrostrukturierten Reaktors mit pneumatischen und elektrischen Makroverbindungen angefertigt wurde. Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten synergistischen Effekt bei der Wasserstoffbildung