wasserstoff und brennstoffzelle
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das System nicht ausreichend schnell oder gleichmäßig genug erwärmt, be-
nötigt man möglicherweise eine zusätzliche Heizung oder eine andere Me-
thode, um einen erfolgreichen Kaltstart zu gewährleisten.
Um die beste Strategie zum Lösen dieses Problem wählen zu können, –
unabhängig, ob es eine Variation der Stromdichte oder eine aktive Span-
nungssteuerung zur Erwärmung des Stacks eine externe Heizung oder ei-
ne aktive Trocknung beim Abschalten ist - muss man die thermischen und
physikalischen Prozesse sowie die Wechselwirkungen des gesamten Systems
beherrschen. Bei AVL verfügen wir über jahrelange Erfahrung in der Ent-
wicklung von Simulationswerkzeugen und -methoden zur Optimierung des
gesamten Entwicklungsprozesses, von der Komponente über das System bis
zum Fahrzeug. Unser multidisziplinäres Systemsimulationstool CRUISE M
ermöglicht Ihnen, Kaltstart und Froststartstrategien von PEM-Brennstoff-
zellen völlig virtuell zu analysieren und zu optimieren.
EIN KLARES BILD DES SYSTEMS BEKOMMEN
Für die Simulation der Brennstoffzelle unter Kaltstartbedingungen wurde
die Komponente Brennstoffzellenstack von CRUISE M aktualisiert. Jetzt
kann der Zustandswechsel von gasförmig zu flüssig zu fest sowie der Trans-
port und die Speicherung modelliert werden. Unsere Lösung bildet den
Transfer von Wasser zwischen verschiedenen Schichten innerhalb des Sys-
tems durch Diffusionstransport und Kapillarwirkung ab. Außerdem mo-
delliert die Software die Art und Weise, wie sich Wasser auf verschiedenen
Oberflächen verhält, und zwar anhand von Merkmalen wie beispielsweise
Leitfähigkeit und Diffusionswiderstand. Der detaillierte Einblick in tech-
nische Aspekte wie die Befeuchtung der Membrane, den elektro-osmoti-
schen Widerstand und die Auswirkungen der Feuchtigkeit im Ionomer er-
möglicht ein realistisches Verständnis des Einflusses von Wasser in seinen
verschiedenen Zuständen auf die Leistung des Systems.
DIE IDEALE STRATEGIE ENTWICKELN
Letztendlich bedeutet das alles, dass Sie sich eine
virtuelle Kopie Ihres PEM-Brennstoffzellensystems
erstellen und so verstehen können, wie es unter ver-
schiedenen thermischen und feuchten Bedingun-
gen funktioniert. Der Weg des Wassers durch das
System bei verschiedenen Temperaturen und die
Auswirkungen der erwärmten Komponenten auf
das Systemverhalten helfen bei der Entwicklung
von Strategien zum Schutz der Leistung und Le-
bensdauer des Systems.
Dank der Vielseitigkeit von CRUISE M können
Sie verschiedene Integrationskonfigurationen von
Hardware auf dem Prüfstand modellieren und so
die Brennstoffzelle in Bezug auf den gesamten An-
triebsstrang optimieren, während sich dieser noch
in der Entwurfsphase befindet. Eine solche simu-
lationsgestützte Entwicklung spart Zeit, reduziert
Fehler und Aufwand und stellt die beste Leistung
des elektrifizierten Antriebsstrangs unter allen Be-
triebsbedingungen sicher. �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
Dissolved water content
Frozen water content
Water content at saturation
Frozen CL saturation
Liquid CL saturation
Start eines PEM-Brennstoffzellen
stack bei Temperaturen unter
dem Gefrierpunkt (a) Zellspan-
nung, (b) Mittlere Bauteil
temperatur über dem Schmelz-
punkt von 120 bis 140 s,
(c) Gelöster und gefrorener
Membranwasseranteil,
(d) Flüssige und gefrorene
Wassersättigung in der
Katalysatorschicht der Kathode