Modellierung und Simulation von Hochtemperatur ... - JuSER

7.2. STACKSIMULATION IM WASSERSTOFF / LUFT-BETRIEBAbbildung 7.6: Vergleich zwischen experimenteller und simulierter Kennlinien für 160 ◦ Cund λ a/k = 2.0/2.0 (gemittelt über fünf Zellen)7.2.2 Lokale Temperatur und StromdichteverteilungAnhand der vorangegangenen Konsistenzüberprüfung wurde dargestellt, dass das elektrochemischeModell zusammen mit dem Porösen Volumen-Ansatz in der Lage ist, das integraleStackverhalten wiederzugeben. Das große Potenzial der CFD-Simulation liegt jedochdarin, die lokalen Effekte wie beispielsweise die Temperatur- oder Stromdichteverteilungunter Berücksichtigung der Geometrie-Details zu berechnen. Aufgrund der höheren Komplexitätwird eine lokale Modell-Validierung umso wichtiger. Da die oben genannten Größenwie Temperatur und Stromdichte für den Stackbetrieb von großer Bedeutung sind, wurdensie zur Validierung der Ergebnisse hinzugezogen. Die Simulationsergebnisse sollen die lokaleVerteilung der Temperatur und Stromdichte auf der MEA (dritte Zelle) zeigen und mitden experimentellen Messungen der segmentierten Messzelle gegenübergestellt werden.Alle Ergebnisse wurden für die Stöchiometrie λ a/k = 2.0/2.0 ermittelt. Die Durchflussratedes Kühlmediums (UCOTHERM Öl S-15-A) ist dabei konstant und beträgt 1.5 l min -1 fürden gesamten Stack, während die Eintrittstemperatur des Öls sowie der Reaktanten 160 ◦ Cbeträgt. Für die Vernetzung des Modells waren ≈ 1,3 Mio. Finite Volumina erforderlich. InAbbildung 7.8 ist die Anordnung der Strömungsrichtungen sowie die Positionierung derSimulations-Ergebnisse im Stack zu sehen. In den beiden folgenden Abschnitten werdendie Ergebnisse für den isolierten und nicht-isolierten Betrieb dargestellt.87