View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

76 4 Auswertung der Messergebnisse
H 2
H 2
Hilfe der Ergebnisse des passiven Widerstandsnetzwerks skalierte Farbskala eröffnet, dass die
vorliegenden Farbunterschiede der rot und blau gefärbten Bereiche einer Stromdichteänderung
von maximal ± 10 mA/cm² entsprechen.
In Bild 4.14 ist die Stromdichteänderung bei Verringerung der anodenseitigen Befeuchtung von
ϕ =100 % auf eine Befeuchtung von ϕ =15 % dargestellt. Wiederum zeigen beide Messmethoden
tendenziell eine ähnliche Verteilung der Stromdichteänderungen. Entsprechend den
Ergebnissen aus Bild 4.11 bewirkt eine Verringerung der Wasserstoffbefeuchtung einen lokal im
Bereich des Wasserstoffeintritts erhöhten Membranwiderstand. Die dadurch bedingte Verringerung
der Stromdichte ist deutlich als blau gefärbtes Gebiet zu erkennen. Da die integrale Stromdichteänderung
über die gesamte Zelle gleich null ist, zeigt sich in den vom Wasserstoffeintritt
entfernten Gebieten eine erhöhte Stromdichte. Die mit Hilfe des passiven Widerstandsnetzwerks
ermittelte Quantifizierung der Farbunterschiede zeigt, dass die Stromdichteänderungen in
einem Bereich von maximal 80 mA/cm² liegen.
H 2
2
Luft
2
Passives
Widerstandsnetzwerk
Magnetotomographie
4
3
2
1
5
6
7
8
12
11
10
9
13
14
15
16
20
19
18
17
Kühlung
Bild 4.14: Rekonstruktion der Stromdichteänderung unter Variation der Wasserstoffbefeuchtung [80]
Stromdichterekonstruktionen, die auf unterschiedlichen Messungen unter gleichen Betriebsbedingungen
basieren, zeichnen sich durch eine hohe Wiederholgenauigkeit mit Abweichungen
der berechneten Stromdichten von wenigen Prozent aus. Ebenso erweisen sich die vorliegenden
Stromdichterekonstruktionen als robust gegenüber geringen Änderungen der Diskretisierung
des Brennstoffzellenvolumens. Beispielsweise bewirkt eine Änderung des Gitters von
5x6x3 Elementen auf 6x7x4 Elementen nur marginale Änderungen in der rekonstruierten
Stromdichteverteilung. Der bei obigen Rekonstruktionen gewählte Regularisierungsparameter
α (siehe Gleichung 3.10), der eine Glättung der Stromverteilung bedingt, beträgt 1e-4. Es zeigt
sich, dass die charakteristischen Merkmale der rekonstruierten Stromdichteverteilung bei der
Tikhonov-Regularisierung über eine große Bandbreite des Regularisierungsparameters von 1e-
3 bis 1e-5 bestehen bleiben. Einen großen Einfluss auf die Stromdichterekonstruktionen haben
dagegen Änderungen am Messobjekt. Solche Änderungen umfassen beispielsweise ein Verrücken
der Brennstoffzelle oder der Stromschienen während der Messungen.