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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Modellierung in der Elektrochemischen Verfahrenstechnik

Herr Prof. Dr. rer. nat. Werner Lehnert vertritt an der RWTH Aachen das Fachgebier Modellierung in der Elektrochemischen Verfahrenstechnik .

PD Dr. Werner Lehnert

Die drei wesentlichen Säulen des Fortschritts im Bereich der elektrochemischen Energieumwandlung und-Speicherung sind heute die Material­technik, die elektrochemische Mechanismenforschung sowie Modellie­rung und Simulation. Durch Modellierung und Simulation wurde es möglich, die komplexen Wechselwirkungen innerhalb der Brennstoff­zellen besser zu verstehen. Die Spanne der Modelle reicht von der Beschreibung grundlegender Aspekte der Elektrochemie bis hin zu der Beschreibung von Gesamtsystemen. Wesentliche Effekte, die in den verschiedenen Komponenten einer Brennstoffzelle eine Rolle spielen sind Stoff-, Wärme- und Ladungstransport. Diese sind gekoppelt mit elektrochemischen Reaktionen. Bei der Modellierung von Brennstoff­zellen sind stark nichtlinear gekoppelte Prozesse auf unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen zu berücksichtigen. Im Rahmen der Vorlesung werden sowohl Grundlagen der Brennstoffzellenmodellierung darge­stellt als auch komplexe Modelle diskutiert.

>> Link zur Modellierung in der Elektrochemischen Verfahrenstechnik RWTH

WS 2013/14: V2/Ü2 mittwochs 8:00 - 11:00 Uhr, Kackertstraße 9, Gebäude 3010/C102

Vorlesungsinhalte

Grundlagen
1.   Elektrochemische Prinzipien
2.   Prinzipien der elektrochemischen Modellierung und Simulation
3.   Poröse Strukturen in der elektrochemischen Verfahrenstechnik

Einfache Modelle
4.   Empirisches Kennlinienmodell zur Beschreibung von Brennstoffzellen
5.   Isotherme Modelle zur Beschreibung des Brennstoffzellenverhaltens auf Zellebene

Einphasenmodelle
6.    Beschreibung von Stoff- und Wärmeübertragung in der elektrochemischen Verfahrens­technik
7.    Modelle zur Beschreibung des Brennstoffzellenverhaltens

Zweiphasenmodelle
8.    Protonen und Wassertransport in Membranen von PEMFC
9.    Prinzipien der Zweiphasenströmung in Brennstoffzellenkomponenten
10.  Mehrphasenmodell einer PEMFC

Modelle mit komplexen Strömungsverteilern
11.  Gleichverteilung der Gase in Zellen und Stacks
12.  Zell und Stackmodelle

Wechselwirkung einer Brennstoffzelle mit Systemkomponenten
13. Beschreibung eines einfachen Systems

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