Masterarbeit

Entwicklung eines Matlab Tools für die Analyse von Gradienten innerhalb der Brennstoffzelle und Abbildung der ortsaufgelösten Teilbereiche innerhalb der Prüfstandsumgebung

Innerhalb der PEM-Brennstoffzelle sorgen Bipolarplatten für die Bereitstellung der Reaktionsgase und dem Abtransport der entstehenden Wärme und Wasser. Darüber hinaus wird über diese Kernkomponente der bei der Reaktion entstehende elektrische Strom abgeleitet. Innerhalb der aktiven Reaktionsfläche bilden sich je nach Bipolarplatten- und Kanalgeometrie unterschiedliche Gradienten. Diese umfassen Gaskonzentrationsverteilungen sowie unterschiedliche Verläufe von Feuchtigkeit, Druck und Temperatur der vorliegenden Fluide. Die Ermittlung der Gradienten ermöglicht eine Optimierung der Betriebsbedingungen hinsichtlich einer möglichst homogenen Stromdichteverteilung zur Steigerung von Leistungsdichte und Lebensdauer der Brennstoffzelle.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein Konzept für die Erfassung der Gradienten (Temperatur-, Druck- Feuchtigkeit- sowie Gaskonzentrationsverteilung) innerhalb der aktiven Reaktionsfläche einer Bipolarplatte entwickelt werden. Das Tool soll es zudem ermöglichen ortsaufgelöste Teilbereiche der Bipolarplatte zu analysieren, um optimale Betriebsbedingungen hinsichtlich Leistungsdichte und Lebensdauer festzulegen. Hierbei soll auch die dynamische Betriebsführung innerhalb des Brennstoffzellensystems untersucht werden. Diese Erkenntnisse können wiederum für die spezifische Einstellung von Messungen in einer Prüfstandsumgebung herangezogen werden.