Zwetschke

Theoretical study of the influence of material parameters on the performance of a polymer electrolyte fuel cell

Die Arbeit präsentiert die Ergebnisse einer systematischen Studie verschiedener Einflussfaktoren auf die Performanz der Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle. Dazu werden 25 Einflussfaktoren mittels CFD (engl. Computational Fluid Dynamics) Simulation entlang einer einkanaligen Brennstoffzelle simuliert und die Ergebnisse entsprechend 6 verschiedener Bewertungskriterien untersucht. Die getesteten Einflussfaktoren entsprechen dabei Materialparametern des Polymerelektrolyten, der Kathodenkatalysatorschicht, sowie der Gasdiffusionsschicht.

Inhaltsbeschreibung

Die Berechnung der PEMFC Performanzänderungen wird durch Erhöhen bzw. Senken der entsprechenden Parameterwerte getestet und die Ergebnisse entsprechend eines Referenzpunktes bewertet.

Die Abhängigkeit der Stromdichte bezüglich folgender Bewertungskriterien werden im Detail analysiert:

  • Zellspannung,

  • Leistungsdichte,

  • Membranüberspannung,

  • mittlerer Wassergehalt der Membran,

  • relativer Feuchtegrad am Interface zwischen Katalysatorschicht und Gasdiffusionsschicht

  • und dem gesamten Wasserfluss durch die Polymermembran.

Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Änderung der Performanz der PEFC bei Variation der Leitfähigkeit und der Dicke des Polymerelektrolyten und der Gasdiffusionsschicht (GDL; engl gas diffusion layer), sowie bei Variation der Porosität der GDL.

Die Charakteristik der Anodenkatalysatorschicht zeigt nur geringen Einfluss auf das Verhalten der Brennstoffzelle, die Erhöhung der Austauschstromdichte der Kathodenkatalysatorschicht erhöht die erzielten Stromdichten, während die Reduktion des Symmetriefaktors die Performanz senkt.

Downloads

Theoretical study of the influence of material parameters on the performance of a polymer electrolyte fuel cell (2015)

Larisa Karpenko-Jereb, Christof Sternig, Clemens Fink, et al., Herausgeber: Elsevier
Englisch, 15 Seiten
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