Modellierung und Simulation von Hochtemperatur ... - JuSER

4.3. REFORMAT / LUFT-MODELLwähnt, ist im Falle des reinen Wasserstoffs als Brenngas die Austauschstromdichte i 0sehr hoch und damit die Überspannungsverluste η a der Anoden-Seite vernachlässigbar(η a ≪ η k → η a = 0). Unter dieser Annahme sowie ausgehend von der Gleichung (4.1)wird das Kennlinien-Modell für den Wasserstoff / Luft-Betrieb in Gleichung (4.16) dargestellt:V cell =V OCV − RTα F lni( ) − R Ω (T) · i (4.16)ci O20c ref O2Die einzelnen Terme für Überspannungsverluste η k sowie den Ohm’schen Widerstand R Ωwerden anhand der Gleichungen (4.6) und (4.15) dargestellt.Hinsichtlich der Betriebstemperatur T=T ref = 433.15 K und der offenen ZellspannungV OCV = 1.094 V wurde der Wert für die Austauschstromdichte i k,0 = 5 · 10 -5 Acm -2 undden Transferkoeffizient α k = 0.77 ermittelt. Daraus folgt die Referenzaustauschstromdichteiref k0 = 57.3 · 10 6 Acm -2 . Um die Austauschstromdichte für weitere Temperaturen zuerhalten, muss die Referenzaustauschstromdichte i ref 0 in die Gleichung (4.8) eingesetztwerden.4.3 Reformat / Luft-ModellDie wissenschaftlichen Fragestellungen der HT-PEFC sind größtenteils auf den Wasserstoff/ Luft-Betrieb ausgerichtet, da dieser beispielsweise eine isolierte Untersuchung desEinflusses der Kathodenseite ermöglicht. Der eigentliche HT-PEFC-Betrieb ist jedoch fürReformat / Luft vorgesehen, bei dem zusätzlich die Anodenreaktionen und damit die dazugehörigenÜberspannungsverluste mitberücksichtigt werden müssen (η a ≠ 0). Reformat /Luft unterscheidet sich weiterhin vom Wasserstoff / Luft-Betrieb, bei welchem alle Aktivierungsüberspannungender Kathode zugeschrieben werden, da sich auf der Anodenseitereiner Wasserstoff befindet und die Oxidation lediglich mit vernachlässigbaren Spannungsverlustenverbunden ist. Durch die Einführung von Reformat im Stackbetrieb kommt essomit zu einer Änderung der physikalischchemischen Prozesse auf der Anodenseite, währenddie Kathodenprozesse unverändert bleiben. Somit kann das Reformat / Luft-Modellals eine Erweiterung des Wasserstoff / Luft-Modells betrachtet werden.Das Reformat-Gas verfügt über zwei bedeutende Merkmale im Vergleich zum reinen Wasserstoff,die sich in der Leistungscharakteristik der HT-PEFC widerspiegeln:43