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Modellierung und Simulation

Voraussetzung für die weitere Verbesserung von Wirkungsgrad, Langlebigkeit und Kosten von Brennstoffzellen und Batterien ist ein detailliertes Verständnis der zu Grunde liegenden physikalischen, chemischen und strömungsmechanischen Vorgänge. Im Fachgebiet Modellierung und Simulation werden dazu Multi-Skalen- und „Multi-Physik“-Modelle entwickelt und angewendet. Besondere Expertise liegt in den Bereichen der detaillierten elektrochemischen Kinetik sowie der elektrochemischen Impedanzspektroskopie vor. Die Arbeiten widmen sich Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC), Polymermembran-Brennstoffzellen (PEFC) sowie Lithium-Ionen und Lithium-Metall-Batterien (LIB).

Die Arbeitsgruppe ‚Modellierung und Simulation’ in der Elektrochemischen Energietechnik am DLR Stuttgart. Von links: Romain Coulon, Jonathan Neidhardt, Dr. Vitaliy Yurkiv, David Fronczek, Christian Hellwig, Priv.-Doz. Dr. Wolfgang Bessler, Timo Danner, Wolfgang Mielke, Dr. Birger Horstmann, Elke Bäder, Ph.D. Cheng Bao

Ziel der Aktivitäten ist die Unterstützung einer wissensbasierten Entwicklung der elektrochemischen Energietechnik am DLR. Dies geschieht hinsichtlich zweier zentraler Aspekte.

Modellbasierte Interpretation von experimentellen Beobachtungen
Durch eine detaillierte Interpretation wird unser Verständnis der grundlegenden Prozesse vorangetrieben.
Modellbasierte Optimierung von Design, Leistung und Langlebigkeit

Umfassende Simulationsrechnungen unterstützen die technologische Entwicklung von Brennstoffzellen und Batterien.

Die Aktivitäten werden von etwa zehn Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in einem interdisziplinären Team durchgeführt und finden in enger Zusammenarbeit mit den experimentellen Fachgebieten der Abteilung statt.

Skalenübergreifende Modellierung von Brennstoffzellen und Batterien

Lehre: Lehrveranstaltungen von Priv.-Doz. Dr. Wolfgang G. Bessler sowie die Betreuung von Studien-, Diplom- und Masterarbeiten finden an der Universität Stuttgart am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) statt.

Aktuelle Lehrveranstaltungen:

-Sommersemester 2011: Lithiumbatterien: Theorie und Praxis. Vorlesung mit Übungen 2 SWS

-Wintersemester 2011/2012: Elektrochemische Energiespeicherung in Batterien. Vorlesung 2 SWS

Forschungsgebiete

Multi-Skalen und Multi-Physik-Modellierung

Lithiumbatterien

PEFC und DMFC Elektroden- und Zellebene

SOFC Elektroden- und Zellebene

Stack- und Systemebene

Numerische Methoden und elektrochemische Impedanzsimulation