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Modellierung, Simulation und Optimierung der Mikrostruktur mischleitender SOFC-Kathoden

混合导电 SOFC 阴极微观结构的建模、仿真和优化

基本信息

批准号：
158421405
负责人：
Professorin Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffée
金额：
--
依托单位：
Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien (IAM-ET)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/158421405?language=en
关键词：
Modellierung Simulation und Optimierung der

项目摘要

Die Leistungsfähigkeit einer Festelektrolyt-Brennstoffzelle (SOFC) wird durch die Polarisationswiderstände in beiden Elektroden begrenzt. Von höchster Relevanz sind die Mikrostrukturparameter: (1) Kornform und –kontaktfläche sowie Korngrößenverteilung, (2) innere Oberfläche, (3) Porosität und Tortuosität, die in technisch relevanten, leistungsfähigen Elektroden meist lokal unterschiedlich sind. Ziel der geplanten Forschungsarbeiten ist es, den Einfluss dieser Parameter auf den Polarisationswiderstand der Luftelektrode (Kathode) ortsauf- gelöst zu identifizieren und elektrisch und strukturell zu erfassen. Aus den bisherigen Schwerpunkten der Projektpartner werden folgende Methoden kombiniert: (i) elektrochemische und mikrostrukturelle Charakterisierung von Kathoden (IWE), (ii) Bilddatenanalyse und Entwicklung eines stochastischen 3D-Geometriemodells (IS) und (iii) Entwicklung eines räumlich hochauflösenden 3D-FEM-Modells (IAM). Die Kopplung der Modelle ermöglicht eine 3D ortsaufgelöste Analyse der Sauerstoffreduktion in der Kathodenstruktur und mit der bereits vorhandenen Expertise die Identifikation der Verlust- und Degradationsmechanismen. Das gewonnene Verständnis soll es ermöglichen, je nach technischen Einsatzbedingungen Empfehlungen für eine leistungsfähige und langzeitstabile Kathodenstruktur abzuleiten.

在电气化开始时，通过极化加速器可以实现一种燃料电池（SOFC）。Von höchster Relevanz sind die Mikrostruktur parameters：（1）Kornform und -kontaktfläche sowie Korngrößenverteilung，（2）innere Oberfläche，（3）Porosität und Tortuosität，die in technisch relevanten，leistungsfähigen Elektroden meist local unterschooledlich sind.这是一个复杂的问题，它影响着这个参数对飞行器天线（Kathode）的极化率的影响，也影响着天线的识别、电功率和结构。基于项目合作伙伴韦尔登的双重设计方法：（i）电化学和微结构特征（IWE），（ii）图像数据分析和开发随机三维几何模型（IS）和（iii）开发三维有限元模型（IAM）。Die Kopplung der Modelle ermöglicht eine 3D ortsaufgelöste Analyse der Sauerstoffreduktion in der Kathodenstruktur und mit der bereits vorhandenen Expertise die Identifikation der Verlust- und Degradationsmechanismen. Das gewonnene Verständnis soll es ermöglichen，je nach technischen Einsatzbedingungen Empfehlungen für eine leistungsfähige und langzeitstabile Kathodenstruktur abzuleiten.