Wasserstoff gilt als eine der Technologien für die klimaneutrale Energieversorgung der Zukunft. Für den kommerziellen Erfolg von PEM Brennstoffzellen und Elektrolyseuren sind Effizienz und Langlebigkeit von Bedeutung. Dabei ist insbesondere der Umgang mit Mehrphaseneffekten Gegenstand aktueller Forschungsprojekte. In der Brennstoffzelle reagieren gasförmiger Wasserstoff und Sauerstoff zu flüssigem Wasser, während bei der Elektrolyse aus flüssigem Wasser gasförmiger Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt werden. Die dabei entstehende neue Phase muss effektiv über die Mikrokanäle des elektrochemischen Wandlers abgeführt werden. Ein unzureichender Abtransport kann die Effizienz reduzieren, die Degradation beschleunigen und dauerhafte Schäden verursachen. Für den effizienten Abtransport der entstehenden Phase ist ein optimiertes Design der Verteilerfelder entscheidend, da sie den Massenstrom auf die Mikrokanäle verteilen und wieder bündeln. Für die Auslegung dieser Verteilerfelder gibt es aktuell noch keine Optimierungsstrategie, die den Einfluss von Zweiphaseneffekten berücksichtigt.

Ziel dieses Projekts ist es, diese bestehende Lücke durch die Entwicklung eines Mehrphasenmodells zu schließen, das für großflächige Analysen geeignet ist. Um schnellere Designbewertungen zu ermöglichen, wird anschließend ein Modell reduzierter Ordnung abgeleitet. Darauf aufbauend wird ein Workflow entwickelt, der die Optimierung von Verteilungsfeldern unter Berücksichtigung von Mehrphasen-Effekten ermöglicht.