PEMFC

Die Herausforderung: Die Lebensdauer einer Zelle erhöhen und die Materialkosten senken

Die Protonaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) ist der Hoffnungsträger für die Mobilität der Zukunft. Wertvolle Eigenschaften wie etwa der hohe Wirkungsgrad im Vergleich zu Verbrennungsmotoren, sowie die kompakte Bauform oder ihr gutes Kaltstartverhalten machen eine flächendeckende Anwendung der Niedertemperatur-Brennstoffzelle z.B. im Personennahverkehr oder der Schifffahrt möglich. Auch für autarke elektronische Systeme oder für die Kraft-Wärme-Kopplung ist die PEMFC interessant.

In der Materialentwicklung sind die größten Herausforderungen derzeit die Senkung der Materialkosten sowie

  • die Gasdurchlässigkeit und Wassermangement
  • die thermische und elektrische Leitfähigkeit
  • der Betrieb bei erhöhter Temperatur (350 K)
  • die mechanische Belastung und Alterung

Highlights der GeoDict®-Lösung im Überblick

  • KI gestützte Identifikation von Binder und einzelnen Fasern und Partikeln in 3D Bilddaten 
  • Erzeugung von realistischen statistischen digitalen Zwillingen der Materialien auf der Mikroskala
  • Bestimmung wichtiger geometrischer und physikalischer Kenngrößen 
  • Quantitative und performante Simulation der physikalischen Eigenschaften 
  • Automatisierte Parameterstudien zum Design neuer Materialien

Bitte beachten Sie, dass nach der Aktivierung des Videos Daten an YouTube übermittelt werden. 
Weitere Informationen

Digitale Entwicklung von PEMFC-Materialien mit GeoDict®

Ob GDL, MPL, CAT, PEM, BPP oder eine komplette Zelle: Analysieren, verstehen, erschaffen und optimieren Sie Ihr Material auf der Mikroskala. Die Math2Market ermöglicht Ihnen mit GeoDict die Digitalisierung Ihrer Materialforschung und -Entwicklung.

 

Bildverarbeitung & Bildanalyse

3D-Bilddaten können mit GeoDict importiert und verarbeitet werden. Neuste KI-Technologie basierend auf künstlichen neuronalen Netzen (KNN) ermöglicht die Identifikation aller Materialkonstituenten und aller Objekte. Einzelne Fasern können somit erkannt und charakterisiert werden.


Analyse & Charakterisierung

Durch die fundierte Analyse der Konstituenten und Objekte können die Strukturgeneratoren von GeoDict realistische Digitale Zwillinge der Materialien erstellen. Durch Zufallsgeneratoren wird eine statistische Varianz erzeugt, um statistische Fehler in den Simulationen zu minimieren. Zusammen mit einer Datenbank, die allen Konstituenten die jeweiligen Materialeigenschaften zuordnet, entsteht der Statistische Digitalen Zwilling.


Modellierung & Design

GeoDict bestimmt die wichtigen geometrischen und physikalischen Kenngrößen realer oder künstlich erzeugter Mikrostrukturen: Porosität, Korn- und Porengrößenverteilung, aktive Oberfläche, Tortuosität, Gurley-Wert, etc.


Simulation & Vorhersage

GeoDict verfügt über mehrere hoch-performante und validierte numerische Löser, die die relativen und effektiven physikalischen Eigenschaften einer realen oder künstlich erzeugten Mikrostruktur simulieren: Diffusivität, Permeabilität, thermische und elektrische Leitfähigkeit, Zwei-Phasen Strömung, Kapillardruckkurve, mechanische Deformation, Partikeladvektion und -Diffusion, etc.


Integration & Automatisierung

GeoPy, die Python-basierte Automatisierung in GeoDict, ermöglicht die Kopplung von Simulationen und Arbeitsschritten für umfangreiche Parameterstudien. Auch komplexe Fragestellungen werden so digital bearbeitet, beispielsweise die Optimierung von Transporteigenschaften unter mechanischer Kompression.


Die GeoDict® Lösung für die Brennstoffzellenforschung

Das GeoDict-Paket umfasst neben der GeoDict Base alle notwendigen Module für die Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellen.

Modulempfehlungen

Bildverarbeitung & BildanalyseImportGeo-Vol     
Charakterisierung & AnalyseGrainFind-AIFiberFind-AIPoroDict + MatDict   
Modellierung & DesignGrainGeoFiberGeoWeaveGeo   
Simulation & VorhersageDiffuDictConductoDictFlowDictElastoDictAddiDictSatuDict

Welche Module für Sie am besten passen, ist abhängig von der Art Ihrer Anwendung.

Konferenzvorträge

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