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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung:

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Modellierung der Mehrphasenströmung auf der Kathodenseite der Wasserstoff-Brennstoffzelle
Projektleiter:Prof. Dr.-Ing. Gerhart Eigenberger
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dipl.-Ing. Maria Acosta
Dr.-Ing. Holger Class
Projektdauer:1.1.2004 - 31.12.2004
Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Das Leistungsverhalten einer Wasserstoffbrennstoffzelle wird sehr stark von den Eigenschaften der sogenannten Diffusionsschicht auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle beeinflusst. Die Diffusionsschicht trennt die Gasverteilerplatte von der katalytischen Schicht der Kathode. Das an der katalytischen Schicht der Kathode entstehende Wasser muss durch die Diffusionsschicht nach außen in die Gasverteilerkammern wegtransportiert werden. Gleichzeitig muss der zur Reaktion erforderliche Sauerstoff von der Gasverteilerplatte durch die Diffusionsschicht hindurch zur katalytischen Schicht transportiert werden.

Die dabei relevanten physikalischen Vorgänge stellen ein gekoppeltes, nichtisothermes Mehrphasen-Mehrkomponenten-System dar. Zur Simulation solcher Prozesse steht am Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung das Programmsystem MUFTE-UG zur Verfügung. Die Modellierung der Gas-Wasser-Strömungsprozesse in der Diffusionsschicht sollen die zur optimierten Funktionsweise der Brennstoffzelle sensitiven Parameter aufzeigen sowie das Verständnis der ablaufende Vorgänge vertiefen. Eine große Rolle spielt dabei insbesondere die Beschreibung der Kapillarität in der Diffusionsschicht, wobei diese in der Regel mit einer hydrophoben Beschichtung versehen sind.