Betriebs- und designbedingte Beanspruchungen von Membran-Elektroden-Einheiten planarer Festoxidbrennstoff- und -elektrolysezellen

Mit der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss von Temperaturfeldern, des Interkonnektors, der Zellsinterung sowie des Aufbaus einer Solid Oxide Cell (SOC) auf die Beanspruchung der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) untersucht. Dazu wurde ein dreidimensionales, thermo-elektro-chemisches Modell in Comsol Multiphysics entwickelt und validiert. Das Modell ist in der Lage ein dreidimensionales Temperaturfeld für einen stationären und instationären Betriebspunkt einer SOC im Brennstoffzellenmodus oder Elektrolysemodus zu berechnen. Die berechneten Temperaturfelder werden auf ein linear-elastisches thermomechanisches Modell einer Wiederholeinheit projiziert. Da der Auflagerzustand einer Wiederholeinheit im Stack nicht bekannt ist, werden die Extremfälle freie Biegung und verhinderte Biegung betrachtet. Zusätzlich wird die MEA ohne Interkonnektor modelliert um den vom Interkonnektor losgelösten Einfluss von Temperaturfelder zu ermitteln.