Verbesserte Simulation der Temperaturentwicklung von HT‐PEM‐Brennstoffzellen zur EffizienzsteigerungImproved Simulation of the Transient Temperature Distribution in HT‐PEM‐Fuel Cells for Increased Efficiency

Abstract

Erkennen und Vermeiden von starken Temperaturgradienten in Brennstoffzellen kann zu einer deutlichen Standzeitverlängerung führen. Die Abschätzung der während des Betriebs entstehenden Temperaturverteilung ist aufgrund der komplexen Vorgänge mit erheblichem Rechenaufwand verbunden. Deshalb konnten bisher nur kleine und einfache Geometrien berechnet werden. Durch Integration eines neuen mathematischen Ansatzes in kommerzielle Strömungssoftware wurde jetzt die Möglichkeit geschaffen, auch komplizierte Strömungskanäle zu berechnen und zu bewerten, um so die Effizienz und Lebensdauer zu erhöhen.

Identification and prevention of large temperature gradients can extend the lifespan of fuel cells. Estimating the temperature distribution during operation is difficult because of the complex processes in the cell. Therefore, even with large computational power only small and simple flow field geometries can be calculated yet. The integration of a new mathematical formulation in commercial simulation software allows calculation and assessment of complex geometries in order to increase their efficiency and lifespan.

Brennstoffzellen erlangen mit zunehmender Effizienz immer größere Bedeutung. Es wurde ein validiertes Modell zur numerischen Simulation der Temperaturentwicklung in Hochtemperatur‐Protonenaustauschmembran‐Brennstoffzellen entwickelt, das sogar komplizierte Geometrien zeitnah berechnen kann.