Konstruktion und verformungstechnische Analyse von Endplatten für einen Leichtbau-Brennstoffzellenstack

Abstract

Bei dieser Arbeit geht es um die theoretische Entwicklung und Optimierung der Endplatten eines Brennstoffzellenstacks; dabei liegen die Schwerpunkte auf der Konzeptionierung, der Auslegung, der Optimierung und der Materialauswahl für die Endplatten eines Brennstoffzellenstacks. Im Rahmen dieser Arbeit werden alle Schritte aufgezeigt, die für die Entwicklung der Endplatten unter Berücksichtigung der spezifischen Konzepterstellung, der Design- und Optimierungsaspekte notwendig sind. Im ersten Schritt werden die Anforderungen für die Endplatte und die Einspannvorrichtung gezeigt. Über die Analyse der rundfunktionen bezüglich Materialeigenschaften, Prozesstechnik und Konstruktion ergeben sich verschiedene Ansätze, die sich in einer morphologischen Matrix zu Lösungen kombinieren lassen. Die verschiedenen Lösungskonzepte werden danach miteinander verglichen und die besten eingehender betrachtet. In den folgenden Entwicklungsschritten werden diese Endplattenkonzepte bezüglich Gewicht, Volumen und Leistungsfähigkeit optimiert. Bevorzugt sollen dabei metallische Endplatten erarbeitet werden, die zu einer gleichmäßigen Flächenpressung auf den Stapel führen sollen. Das Design der Endplatte muss hierbei unter Berücksichtigung des vorhandenen Stack- Verspannungskonzepts erfolgen. Bei der Strukturierung der Aussenseiten kommen genetische Algorithmen und Konstruktionserfahrung zur Anwendung. Für die Optimierung werden verschiedene Ansätze angewandt, die sich in einer Matrix zu Ergebnissen kombinieren lassen.