// Open-Source CFD-PEM-Brennstoffzellen-Simulationsmodell
Die Entwicklung leistungsfähiger Polymerelektrolytmembran (PEM) Brennstoffzellen erfordert es, das Verhalten der Zellen möglichst genau vorherzusagen. Als Werkzeug hierfür eignen sich u.a. Vollzell-CFD-Modelle (Computational Fluid Dynamics). In diesen werden neben der üblichen Strömungsmechanik auch die elektrochemischen Reaktionen, die Stromleitung sowie die Wärmeerzeugung und –abführung berücksichtigt. Derartige Modelle setzt das ZSW als Teil kommerzieller Pakete erfolgreich ein.
Allerdings haben diese kommerziellen Softwarelösungen den Nachteil, dass die Umsetzung neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse durch den Nutzer nur eingeschränkt möglich ist. Auf der anderen Seite bieten quelloffene Modelle genau diese Möglichkeit, konnten bei der Vorhersagegenauigkeit bisher jedoch nicht mit ihren kommerziellen Pendants mithalten.
Daher entwickelt das ZSW eines der vorhandenen Modelle zu einem möglichst generellen quelloffenen Vollzellmodell weiter und baut dabei auf das bereits bewährte freien CFD-Paket OpenFOAM® auf. Die Arbeiten im Rahmen des Projekts Autostack Industrie (gefördert vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Förderkennzeichen 03B10103A / 031310103A2) haben bereits vielversprechende Ergebnisse erbracht. Abb. 1 vermittelt einen Eindruck davon anhand einer automobiltauglichen Kanalgeometrie. Nur in der resultierenden Stromdichteverteilung sind noch Unterschiede zur kommerziellen Software erkennbar, deren Ursache v.a. im noch nicht kompletten Umfang der Modellierung des Wasserhaushalts liegt. Andere Ergebnisse, wie die gezeigte Reaktandenverteilung, stimmen dagegen schon jetzt sehr gut überein. Damit bildet der aktuelle Entwicklungsstand eine gute Basis für eine kontinuierliche Weiterentwicklung des quelloffenen Modells.
