Jenifar Mazumder

 

Simulation von Kontaktierungsverlusten in SOFC/SOEC mit COMSOL

Abbildung: Simulation des SOFC Model in COMSOL Urheberrecht: COMSOL Abbildung: Simulation des SOFC Model in COMSOL

Zahlreiche Methoden zur Stromerzeugung stehen uns mit der Weiterentwicklung der Brennstoffzellentechnologie zur Verfügung. Festoxidbrennstoff- / Elektrolysezellen (SOFC / SOEC) wandeln chemische Energie direkt in nutzbaren Strom um und umgekehrt. Um ihre Fähigkeiten zu quantifizieren, sind Experimente und das Verständnis um ihre Performance sowie ihrer Leistungsverluste von größter Bedeutung.

Eines der Hauptprobleme beim Einsatz der SOFC / SOEC besteht darin, die Verluste aufgrund von Defekten zwischen Schichten und Oberflächen so gering wie möglich zu halten. Es ist schwierig, die Qualität zwischen diesen Kontaktflächen zu bestimmen, was wiederum erschwert, die Leistungsergebnisse zu vergleichen. Dies wirkt sich direkt auf die Zelleffizienz und die Ergebnisse aus elektrochemischen Impedanzmessungen aus. Daher ist die Simulation physikalischer Defekte zwischen Zellkomponenten, die Leistungsverluste verursachen, der erste nützliche Schritt, um den Grund für die Auswirkung dieser Korrelationen zu bestimmen.

Dieses Masterarbeitsprojekt zielt darauf ab, SOFCs / SOECs mit COMSOL-Software zu simulieren und Abweichungen von einem idealen Zellsystem zu untersuchen. Dies ermöglicht es uns, Parameter-Sweeps von beeinflussenden Variablen auf gewisse Verlustarten durchzuführen. Wir können den theoretischen Leistungstrend der SOFC / SOEC bei verschiedenen Betriebsbedingungen für z. B. unterschiedliche Elektrodenkonfigurationen, Separatoren, Stromsammlern / -spendern, Materialien und Chemie als Funktion des Kontaktverlusts oder der Delaminierung von Elektroden untersuchen. Um ein Verständnis dieser betrachteten Systeme zu erlangen, können wir verschiedene Hypothesen anwenden und den Einfluss verschiedener Elektrokatalysatoren, der Porenverteilung, der Elektrolytzusammensetzung und anderer grundlegender Parameter direkt in der physikalischen Schnittstelle beleuchten.