Simulation

Mit der numerischen Strömungssimulation kann das Flowfield sowie die Abreicherung von Wasserstoff über den Elektrolyt dargestellt und damit eine Optimierung der Strömungskanäle und der verwendeten Materialien erfolgen. Zum einen ermöglicht die numerische Strömungssimulation eine Reduktion kostspieliger experimenteller Analysen, zum anderen können Strömungsphänomene die mit den elektrochemischen Prozessen gekoppelt sind besser verstanden werden, als es bisher auf Basis von Messungen möglich war.

Die elektrochemische Strömungssimulationen beschäftigt sich mit Fragestellungen der fluidynamischen Darstellung wie auch der gleichzeitig stattfindenden elektrochemischen Umsetzung der Edukte sowie die daraus folgende Stromverteilung über die Membranfläche. Besondere Beachtung findet die Untersuchung stark ungleichförmig angeströmter und belasteter Bauteile und deren Einfluss auf die elektrochemische Umsetzung.

Die dadurch entstehenden thermisch und fluidisch induzierten Strom- und Spannungsverteilung sind ein häufiger Versagensgrund einzelner Membranen während des Betriebs (z.B. Hotspot). Mit den CFD Methoden ist es möglich, die ermittelten Belastungen durch eine Fluid-Elektrochemie-Interaktion Rückschlüsse auf die Standzeit eines Brennstoffzellenstacks zu schließen.