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HANNOVER MESSE 2019, 01. - 05. April
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PEFC und DMFC Elektroden- und Zellebene

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DLR Thermodynamik

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Produktbeschreibung

Modellierung der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) und der Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC) auf Elektroden- und Zellebene

Eine PEFC- oder DMFC-Einzelzelle besteht aus einer komplexe Anordnung von verschiedenen Funktionsschichten wie der Polymermembran, Katalysatorschichten, mikroporösen Schichten und Gasdiffusionsschichten. Zentrale Aufgaben der Modellierungsaktivitäten sind Beschreibung, Verständnis und Optimierung der Funktionsweisen dieser Schichten und deren Zusammenspiel. Typischerweise sind mehrere verschiedenen Materialien und Phasen involviert, d.h. feste Membran, fester Katalysator, festes Diffusionsmaterial, flüssige wässrige Phase und Gasphase (Abb. 1). Alle Phasen haben unterschiedliche chemische Eigenschaften und Transporteigenschaften, die im Modell abgebildet werden müssen.

Da die PEFC typischerweise bei einer Temperatur von 80°C betrieben wird, kann das Reaktionsprodukt Wasser sowohl gasförmig als auch flüssig vorliegen. Ein wichtiger Bestandteil der Modellierungsaktivitäten ist daher die Beschreibung von Zweiphasen-Transportvorgängen. Diffusiver und druckgetriebener Transport ist mit Verdampfungs- und Kondensationsvorgängen sowie der elektrochemischen Wasserproduktion gekoppelt. Diese Vorgänge hängen darüber hinaus stark von der Temperaturverteilung innerhalb der Zelle ab. Diese komplexen Zusammenhänge können nur durch detaillierte numerische Simulationen analysiert werden. Sie werden z.B. angewendet, um das makroskopische elektrochemische Verhalten zu beschreiben (Abb. 2) und das ortsaufgelöste Verhalten von Konzentrationen, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeiten, relativer Feuchte etc. vorherzusagen (Abb. 3). Ziel ist die Entwicklung von Zell-Designs und Betriebsführungsstrategien, die den stationären und dynamischen Betrieb bei optimalem Wassermanagement ermöglichen.

Produkt-Website

Halle 27, Stand D62

Gemeinschaftsstand Hydrogen + Fuel Cells + Batteries

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