Modellierung und Simulation von Hochtemperatur ... - JuSER

KAPITEL 9. ZUSAMMENFASSUNGdas neue Kühlkonzept mit lediglich fünf Kühlzellen dar. Der Vorteil hierbei lag in der geringerenAnzahl der Kühlzellen im Vergleich zu den elektrochemischen Zellen. Zudem stelltendie Kühlzellen eine abgeschlossene Einheit dar, wodurch die Dichtungs-Konzepte vereinfachtwerden konnten. Die Ergebnisse der Stacksimulation zeigten, dass das Modell in derLage ist, die Betriebsvariablen wie lokale Temperatur und Zellspannung vorauszuberechnen.Darüber hinaus konnten unmittelbare Vorteile der CFD-Simulation gezeigt werden.Während beispielsweise die Temperaturmesspunkte aus technischen Gründen nur in derZellmitte zur Verfügung standen, konnte anhand der CFD-Simulation die Temperaturverteilungüber die gesamte aktive Fläche berechnet werden. Daraus ergab sich zudem dieSchlussfolgerung, dass die höchsten Temperaturen im Stack unterhalb der Zellmitte zuerwarten sind und diese als Referenz hinsichtlich der maximal zulässigen Temperatur sowieTemperaturdifferenz im Stack verwendet werden sollten. Zusätzlich konnte der Einflussder elektrischen Viton ® -Isolierung aufgezeigt werden. Aufgrund ihrer niedrigen thermischenLeitfähigkeit kann sie, abhängig von ihrem Zustand und der Position im zusammengebautenStack, eine signifikante thermische Isolierung darstellen und damit die Effizienz derbenachbarten Kühlzellen beeinträchtigen.Entsprechend lassen sich die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit wie folgt festhalten:• Erstmalig für die Simulation von kompletten HT-PEFC-Stacks konnte das PoröseVolumen-Modell in Kombination mit dem Tafel-Ansatz als geeignetes Modell ermitteltwerden;• Die lokale Stromdichte- und Temperaturverteilung auf der Zellebene sowie das Zusammenspielvon Strömungs- und Wärme-Management zwischen den einzelnen Zellendes Stacks konnten erfolgreich simuliert werden;• Eine signifikante Stromdichtehomogenisierung konnte durch eine Variation der Strömungsführungvon Anode, Kathode und Kühlung erreicht werden.Demzufolge kann dieser Ansatz bedeutend zur Untersuchung und Entwicklung von Stackkonzeptenbeitragen.126