Ortsaufgelöste Charakterisierung und modellgestützte Optimierung der planaren SOFC



Ausschreibung: Herausforderung Brennstoffzellen

Projektträger: Forschungszentrum Karlsruhe

Kontakt: Dr. Günter Schiller

Kurzbeschreibung des Vorhabens:

Die Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) bietet ein hohes Potenzial zur effizienten, schadstoffarmen Stromerzeugung in stationären Anwendungen. SOFC-Systeme für die Hausenergieversorgung basieren typischerweise auf einer planaren Zellgeometrie. Die starke örtliche Variation von Spannung, Stromdichte, Temperatur und Gaszusammensetzung, die typischerweise in planaren SOFCs beobachtet wird, führt jedoch nicht nur zu einer verminderten Effizienz, sondern auch zu einer starken thermomechanischen Belastung der Materialien; sie wirkt sich daher negativ auf Zuverlässigkeit und Altersbeständigkeit aus.

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, einen Sprung im Erkenntnis-stand der grundlegenden Ursachen für die örtlichen Inhomogenitäten zu erreichen. Dazu wird im vorliegenden Verbundprojekt ein neuer, innovativer Ansatz gewählt, nämlich die Kombination eines hochentwickelten experimentellen Versuchaufbaus für segmentierte SOFC-Einzelzellen (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR, Stuttgart) mit detaillierten physikalisch-chemischen Modellierungsmethoden für die Vorhersage von ortsaufgelösten elektrochemischen Eigenschaften (Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen, IWR, Universität Heidelberg). Neben der gezielten Optimierung von Zellkomponenten wird das Projekt konkrete impedanzdiagnostische Strategien für die Bestimmung von örtlichen Inhomo-genitäten hervorbringen. Außerdem wird das Potenzial der entwickelten Methoden für modellgestützte regelungstechnische Betriebsführungsstrategien untersucht.

Dokument: Spatial Distribution of Electrochemical Performance in a Planar Segmented


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