Für die Bewertung und Optimierung von SOC‘s ist ein gutes theoretisches Verständnis der auftretenden Transportmechanismen notwendig. Da in elektrochemischen Systemen eine Vielzahl von Gradienten zur gleichen Zeit auftreten, eignet sich insbesondere die Thermodynamik irreversibler Prozesse zur Beschreibung der gekoppelten Transportmechanismen. Für den Wärmestrom und den Sauerstoffionenfluss im Elektrolyten folgt beispielsweise jeweils eine Abhängigkeit vom Temperaturgradienten sowie vom Gradienten des elektrochemischen Potentials. Aus den jeweiligen Flüssen (hier Wärmestrom und Sauerstoffionenfluss) und Triebkräften (hier Temperaturgradient und Gradient im elektrochemischen Potential der Sauerstoff-Ionen) ist eine direkte Bestimmung der Entropieproduktionsrate möglich, die wiederum maßgebend auf das Temperaturfeld einwirkt und somit wichtige Informationen für die Auslegung und Festlegung der Betriebsstrategie der Zelle liefert.
Aufbauend auf der detaillierten Modellierung einzelner Transportmechanismen werden am Institut Simulationsmodelle zur Beschreibung von Einzelzellen und Stacks (Reihenschaltung mehrerer Einzelzellen) erstellt. Die Modelle haben eine möglichst hohe Genauigkeit bei der Beschreibung des stationären und instationären Betriebsverhalten der SOC zum Ziel, um somit eine Auslegung und ganzheitliche Optimierung für den jeweiligen Anwendungsfall zu ermöglichen. Zur Validierung der eigens entwickelten Simulationsmodelle werden zudem experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab durchgeführt.
