View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

120 6 Kühlung
Beispiel 1 (Luftkühlung)
Beispiel 2 (Wasserkühlung)
Beispiel 3 (Wasserkühlung)
H 2
Luft
Luft
H 2
Luft
H 2
Luft
H 2 Luft
H 2 Luft
H 2
Bild 6.4: Konstruktionszeichnung der drei Auslegungsbeispiele
Gegenübergestellt werden die in Bild 6.4 gezeigten drei unterschiedlichen Kühlkanalgeometrien:
Im ersten Auslegungsbeispiel liegt ein luftgekühlter Zellstapel vor. Der Zellstapel wird quer von
der Kühlluft durchströmt. Die Strömungsstruktur in den Kühlzellen besteht aus 18 parallelen
geraden Kanälen. Die Höhe der Kühlkanäle beträgt 5 mm, die Länge 160 mm. Die Kühlkanäle
sind in die graphitischen Bipolarplattenelemente integriert.
Das zweite Auslegungsbeispiel entspricht dem in Kapitel 3.1 vorgestellten Kühldesign für
Wasserkühlung. Die in die graphitischen Bipolarplattenelemente integrierte Mäander-Kühlstruktur
sieht vier serpentinenförmig verlaufende Kanäle vor. Die Kanalbreite beträgt 3 mm, die
Kanalhöhe 2 mm.
Im letzten betrachteten Auslegungsentwurf ist die wasserdurchflossene Strömungsstruktur der
Kühlzelle nicht mehr in die Bipolarplattenelemente integriert. Zwischen die zwei rückseitig
ebenen Bipolarplattenelemente wird eine Folie aus expandiertem Graphit angeordnet (siehe
Bild 3.5 in Kapitel 3.1). In die Graphitfolie ist die Kühlkanalstruktur in Form von zwei Mäander-
Kanälen eingebracht. Die Kanalbreite beträgt 5 mm, die Kanalhöhe 1 mm.
Weitere Geometriedaten der unterschiedlichen Auslegungsbeispiele sind in Tabelle 6.1 zusammengestellt.
Tabelle 6.1: Geometriedaten der unterschiedlichen Auslegungsbeispiele
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3
Kühlmedium [-] Luft Wasser Wasser
Kühlkanalanzahl [-] 18 4 2
Kühlkanallänge [mm] 160 859 1290
Kühlkanalbreite [mm] 5 3 5
Kühlkanalhöhe [mm] 5 2 1
Stegbreite [mm] 4 3,3 4
Anzahl der Strömungsumlenkungen [-] 0 24 36