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Anwenderberichtalt

Comsol, der Entwickler der Multiphysics Simulationssoftware, gibt die Veröffentlichung des Batterien & Brennstoffzellen Moduls für die Multiphysics Modellierungs- und Simulationsumgebung bekannt. Dieses optionale Erweiterungsmodul bietet eine ganze Reihe an einfach zu bedienenden Werkzeugen für das Aufsetzen von Modellen, die Simulation und Analyse aller gängigen elektrochemischen Batterien und Brennstoffzellen, darunter Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Metallhybrid-Batterien, Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) und Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC).




Mit dem Batterien & Brennstoffzellen Modul können Ingenieure, Wissenschaftler und Forscher den Einfluss unterschiedlicher Materialien, Bauformen und Betriebsbedingungen auf die Leistungsfähigkeit der Batterien und Brennstoffzellen schnell, präzise und detailliert untersuchen.

Modellierung von gekoppelten physikalischen Phänomenen

Das Batterien & Brennstoffzellen Modul für Comsol Multiphysics ermöglicht es Entwicklern von Batterien, Brennstoffzellenkomponenten und Brennstoffzellenstacks in Industriebereichen wie Transport, Green Energy und der Unterhaltungselektronik schnell zu präzisen und zuverlässigen Simulationsergebnissen zu gelangen. Die Entwicklungsumgebung wurde für die Modellierung von gekoppelten physikalischen Phänomenen ausgelegt und ist daher sehr gut geeignet für die Simulation von Batterien und Brennstoffzellen, da bei dieser stets mehrere physikalische Effekte gleichzeitig betrachtet werden müssen. Das Modul erweitert Multiphysics um die vordefinierten Kopplungen elektrochemischer Reaktionen, Stömungen, Wärmetransport und elektrischer Felder. Anwender können diese leistungsstarke Kombination effektiv nutzen, um ihr Batterie- oder Brennstoffzellendesign unter realen Betriebsbedingungen zu untersuchen.Comsol2

“Das neue Batterien & Brennstoffzellen Modul ist in der Lage, nahezu jeglichen elektrochemischen Prozess zu simulieren. Es bietet vordefinierte Eingabemasken, die eine einfache Bedienung sowie eine schnelle Modellerstellung und Simulation ermöglichen”, sagte Henrik Ekstrom, Product Technology Manager bei Comsol. “Das Design einzelner Brennstoffzellen sowie Brennstoffzellenstacks erfordert ein tiefgreifendes Verständnis der zugrundeliegenden Physik, darunter Strömung durch freie oder poröse Medien, die Verteilung der beteiligten Spezies wie die Konzentration von Wasserstoff oder Sauerstoff an der Elektrode oder anspruchsvolle Temperierungskonzepte”, erläutert Christian Siegel von ZBT Duisburg GmbH, einem der größten deutschen Institute für Brennstoffzellentechnologie. Bei ZBT arbeiten ca. 100 Mitarbeiter an anwendungsorientierten Projekten zur Etablierung der Brennstoffzellentechnologie in Bereichen wie dem Hilfsaggregatebau und der dezentralen Energieerzeugung.

“Durch den Einsatz von Comsol Multiphysics konnten wir diese Mechanismen im Detail untersuchen und so zu einer hocheffizienten Lösung einer Membranbrennstoffzelle für Anlagen und andere Anwendungen gelangen. Da der Modellerstellungsprozess durch das Batterien & Brennstoffzellen Modul signifikant beschleunigt wird, können wir uns darauf konzentrieren, innovative neue Lösungen schneller als je zuvor zu entwickeln und auf den Markt zu bringen.”

Comsol3Vordefinierte Eingabemasken beschleunigen Simulation elektrochemischer Prozesse

Die Eingabemasken des Batterien & Brennstoffzellen Moduls ermöglichen den Ingenieuren und Wissenschaftlern schnelle Analysen ihrer Modelle. Jede Eingabemaske beinhaltet Beschreibungen der elektrochemischen Reaktionen sowie der Transporteigenschaften, welche die Leistung der Batterien und Brennstoffzellen beeinflussen. Berücksichtigt werden jeweils Massen-, Energie-, Impuls- und Ladungstransport. Vollständig mit den Elektrodenreaktionen gekoppelte Transportphänomene bieten eine umfassende Beschreibung der Elektrodenkinetik, darunter auch chemische Aktivierung und Konzentrationspolarisation.

Die wichtigsten Funktionen des Batterien & Brennstoffzellen Moduls

* ermöglicht eine schnelle Erstellung von Prototypen sämtlicher gängigen Batterien- und Brennstoffzellenanwendungen

* simuliert den zugrundeliegenden Prozess in den Elektroden und Elektrolyten von Batterien und Brennstoffzellen

* verfügt über integrierte Analysemethoden für die Simulation von Betriebsbedingungen, Elektrodenkonfigurationen, Aufbau und Ausmaß, Materialien und chemische Eigenschaften

* verfügt über speziell angepasste Eingabemasken für

–        Elektrochemie
–        Chemischer Spezies-Transport in freien und porösen Medien
–        Einphasige Strömung durch freie und/oder poröse Medien
–        Wärmeübertragung in Flüssigkeiten, Feststoffen und in porösen Medien

Eine ergänzende Modellbibliothek bietet Anleitungen für folgende elektrochemische Zellen: Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, Direktmethanolbrennstoffzelle, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle, Festoxidbrennstoffzellen, Lithium-Ionen-Batterie, Nickel-Metallhybrid-Batterie

Comsol Multiphysics

….. ist eine Software-Entwicklungsumgebung für die Modellierung und Simulation physikalisch-basierter Systeme. Ihre besondere Stärke ist ihre Eigenschaft gekoppelte Phänomene zu berechnen. Optional verfügbare Module bieten anwendungsspezifische Tools für Akustik, Batterie- und Brennstoffzellensysteme, chemische Verfahrenstechnik, Geowissenschaften, Elektromagnetik, Strömungsdynamik, Wärmetransport, Mikrosystemtechnik, Plasma und Strukturmechanik.


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