Konstruktive Designentwicklung und Strömungssimulation von Kernkomponenten einer PEM-Brennstoffzelle für eine Validierungsumgebung

Konstruktive Designentwicklung und Strömungssimulation von Kernkomponenten einer PEM-Brennstoffzelle für eine Validierungsumgebung

Quelle: AVL List GmbH 2021 – PEM Fuel Cell Performance and Lifetime Optimization

Die Bipolarplatte ist eine der Kernkomponenten in PEM-Brennstoffzellen. Neben der möglichst homogenen Verteilung der Reaktionsgase, gehört der Abtransport der entstehenden Prozesswärme und die elektrische Kontaktierung der einzelnen Zellen zu den Hauptfunktionen der Bipolarplatte. Dementsprechend ist das konstruktive Design ausschlaggebend für die Gesamtleistung der Brennstoffzelle. In Abhängigkeit des Designs stellen sich im stationären und dynamischen Betrieb unterschiedliche Druck-, Temperatur und Feuchtigkeitsgradienten ein. Nun soll eine Testzelle entwickelt werden, die die Zustände in automobilen Brennstoffzellen-Stacks darstellen kann.

Quelle: AVL List GmbH 2021 – PEM Fuel Cell Performance and Lifetime Optimization

 

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein Konzept zum Wärmemanagement für eine Testzelle entwickelt werden, womit beliebige Temperaturgradienten im Brennstoffzellenbetrieb eingestellt werden können.  Des Weiteren sollen die beschriebenen Gradienten analysiert und der Zusammenhang zwischen Design, Strömungsführung und Temperaturverteilung hergestellt werden. Dabei ist zunächst zu klären, welche Gradienten sich jeweils im stationären und im dynamischen Betrieb für das Referenzmodell einstellen. Anhand von Strömungssimulationen der Bipolarplatte sollen konstruktive Maßnahmen für die einzelnen Bereiche der Bipolarplatte abgeleitet werden, um die gewünschten Gradienten gezielt einstellen zu können.

 

Profil:

  • Großes Interesse an der Brennstoffzellentechnologie
  • Begeisterungsfähigkeit für die Produktentwicklung von PEM-Brennstoffzellen-Komponenten
  • Selbstständiges Arbeiten und strukturierte Herangehensweise notwendig
  • Erfahrungen im Bereich Konstruktion wünschenswert (CAD Programme, Creo und Windchill)
  • Erfahrungen im Bereich der Strömungssimulation wünschenswert (Star CCM +)
  • Erfahrungen in der Auslegung von Strömungsstrukturen wünschenswert

 

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