The hydrogen and
fuel cell center
ZBT GmbH

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Dipl.-Ing. Jens Wartmann

Abteilungsleiter
Neue Materialien und Technologien

Tel.: +49-203-7598-3336
j.wartmann(at)zbt.de
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Modellieren und Simulieren: Numerische Simulation in der Brennstoffzellen-Entwicklung

Im Rahmen der Forschung und Entwicklung rund um die Brennstoffzelle wird am ZBT eine Vielzahl von Fragestellungen mit Hilfe numerischer Simulationen untersucht. Numerische Simulationen werden am ZBT in den Bereichen Strömungsmechanik, Thermodynamik, Elektrochemie, chemische Verfahrenstechnik und Mechanik/Festig­keit eingesetzt für die jeweils speziell zugeschnittene Simulationsprogramme zur Verfügung stehen. Als anwendungsorientiertes Forschungs- und Entwicklungsin­stitut unterstützt das ZBT daher Partner der Industrie bei der Realisierung neuer Projekte mit Hilfe von solchen numerischen Simulationen. Darüber hinaus legt das ZBT bei der Prozesskette der numerischen Simulation (Model­lierung, Parametrisierung, Berechnung, Auswertung und Darstellung) einen Schwerpunkt auf die Modellierung, da die Entwicklung von Brennstoffzellen ein grund­legendes Verständnis der elektrochemischen, strömungs­mecha­nischen und struktur­mechanischen Vorgänge erfordert. Unterstützt werden die numerischen Simulationen durch experimentelle Untersuchungen, so z.B. im Bereich der Strömungsmechanik durch laser-optische Strömungsmessungen.

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Die Arbeiten im Bereich der numerischen Simulation werden insbesondere in den folgenden Abteilungen durchgeführt

Einsatzgebiete

  • Entwicklung von Strömungsgeometrien für Brennstoffzellen, Elektrolyse-Zellen, Zink-Slurry-Batterien etc., z.B. Flowfield, Manifold-Strukturen, etc.
  • Analyse von Temperaturverteilungen, z.B. bei Luft- oder Wasserkühlung von BZ-Stapeln
  • Analyse von Anpresskräften, Spannungsverteilungen
  • Analyse von Apparaten und Verfahren der Gasprozesstechnik
  • Gefährdungsanalyse bei Leckageströmen
  • Degradationsanalysen von PEM Brennstoffzellen und PEM Elektrolyseuren
  • PEM Brennstoffzellenemodelle für Systemsimulationen

Software

  • AVL FireTM
  • AVL CruiseTM M
  • Siemens Amesim
  • ESI CFD ACE+
  • OpenFoam
  • Flowmaster
  • Comsol Multiphysics
  • Aspen Plus

Beispiele

Auslegungsrechnungen zum Flowfield-Design
Designiterationen der Luftkühlung einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle
Auslegung der Durchmischung in einem Anoden-Off-Gas-Brenner
 
Letzte Änderung:  04.12.2020