Ansys模擬提升氫氣生產效率

Schaeffler 正在研究綠色能源——氫能的製程，通過質子交換膜電解水（PEMWE，Proton Exchange Membrane Water Electrolysis）進行氫生產，以及消耗氫氣產生電力的燃料電池。Schaeffler 不斷發揮他們的專業知識，同時使用 Ansys 模擬軟體為汽車和能源行業的 PEMWE 和燃料電池開發技術。最終，通過結合 Schaeffler 的成形能力和 Ansys 的流體優化，可以開發出包含優化的雙極板結構的硬件，以促進高效的氫生產。

Schaeffler 技術的氫模擬方法專家 Pavlo Lyubarsky 表示： “我們特別注重使用 Ansys 模擬預測我們的產品在工業系統中的行為，以開發和提升我們電解器性能。模擬對我們來說是一種 ‘數字放大鏡’，因為它能夠實現更高效，並提供無法從實驗和實驗得出的見解。”

電化學

Schaeffler 進行產品分析時的其中一個重點是了解 PEM 內的活動。在 PEM 電解過程中，PEM 對於在氫和氧之間進行的交換中的氫離子是導電的。但是，由於膜的兩側存在高壓，一些水和氫離子重新結合，妨礙了分離過程。這是電解的一個不可避免的部分，導致最終產品中氫氧不平衡。

使用 Ansys Fluent 計算流體動力學模擬軟體，團隊測量了電解的副產物中氫和氧的比例，如果超過特定的邊界，則停止測試。這種分析只是 Schaeffler 測量的重要安全參數之一，其中涉及的活動在細胞膜的另一側重複進行，以確定它們是否超過了安全閾值。

Ansys模擬開啟更多未知

在電解器的設計進行初步分析後，仍有許多未知的問題。例如，電化學的耦合以及多相模擬、擴大電解器的功率範圍。

Ansys Fluent 回答了許多關鍵問題，包括如何識別對氫氣生產最有影響的參數。這項評估可延伸到其他問題，例如細胞壁的厚度、進料水的溫度或流出水的溫度、冷卻回路之間的溫度合理相關性等。

能源效益不僅需要通過勤奮的設計實現，還需要通過對操作策略的正確評估。

資料來源

Ansys：Imagining a Hydrogen-Powered Future Thanks to Simulation