View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5 Modellierung und Simulation der Anlagenteilkomponenten
Kathodenkontaktschicht
Glaslot
Nickel-Netz
Bild 5.29: Schematischer Aufbau einer SOFC auf Anodensubstratbasis [101].
Die Anordnung mehrerer Einzellzellen innerhalb eines SOFC-Stacks ist in Bild 5.30 gezeigt. In
dieser Darstellung wird zusätzlich die Funktion der Interkonnektoren deutlich, Brenngas und
Luft über an den schmalen Seiten angeordnete Zuführungsbohrungen innerhalb des Stacks zu
verteilen sowie verbrauchte Gase abzuführen.
Bild 5.30: Schematischer Aufbau eines SOFC-Stacks [102].
Die Modellierung der SOFC erfolgt zweigeteilt. Für Berechnungen von Aufheiz- oder Abkühlvorgängen
müssen keine Reformierungsreaktionen oder elektrochemischen Vorgänge berücksichtigt
werden. Aufgrund des sehr ähnlichen Aufbaus von SOFC und Reformer wird für diese Betriebsfälle
ein rein thermisches Kaskadenmodell auf Basis des Reformermodells verwendet, da
dieses bereits anhand von Aufheizmessungen experimentell validiert ist.
Zur Beschreibung des elektrochemischen Betriebs mit interner Reformierungsreaktion wird dagegen
ein bereits bestehendes, eindimensionales Strömungsrohrreaktormodell von [24] eingesetzt.
Das Simulationsmodell ist von einem detaillierten dreidimensionalen CFD-Modell abgeleitet
und in der Lage, innerhalb der SOFC Temperatur- und Konzentrationsprofile in Strömungs-
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