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A Comparison of Low-Pressure and Supercharged Operation of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Systems for Aircraft Applications

Werner, Claudia und Preiß, Gunnar und Gores, Florian und Griebenow, Malte Sven und Heitmann, Stefan (2016) A Comparison of Low-Pressure and Supercharged Operation of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Systems for Aircraft Applications. Progress in Aerospace Sciences (85), Seiten 51-64. Elsevier. doi: 10.1016/j.paerosci.2016.07.005. ISSN 0376-0421.

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Kurzfassung

Multifunctional fuel cell systems are competitive solutions aboard future generations of civil aircraft concerning energy consumption, environmental issues, and safety reasons. The present study compares low-pressure and supercharged operation of polymer electrolyte membrane fuel cells with respect to performance and efficiency criteria. This is motivated by the challenge of pressure-dependent fuel cell operation aboard aircraft with cabin pressure varying with operating altitude. Experimental investigations of low-pressure fuel cell operation use model-based design of experiments and are complemented by numerical investigations concerning supercharged fuel cell operation. It is demonstrated that a low-pressure operation is feasible with the fuel cell device under test, but that its range of stable operation changes between both operating modes. Including an external compressor, it can be shown that the power demand for supercharging the fuel cell is about the same as the loss in power output of the fuel cell due to low-pressure operation. Furthermore, the supercharged fuel cell operation appears to be more sensitive with respect to variations in the considered independent operating parameters load requirement, cathode stoichiometric ratio, and cooling temperature. The results indicate that a pressure-dependent self-humidification control might be able to exploit the potential of low-pressure fuel cell operation for aircraft applications to the best advantage.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/108970/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Comparison of Low-Pressure and Supercharged Operation of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Systems for Aircraft Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Werner, ClaudiaClaudia.Werner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preiß, GunnarGunnar.Preiss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gores, Florianflorian.gores (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Griebenow, Malte SvenUniversität HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heitmann, StefanUniversität hamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Progress in Aerospace Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.paerosci.2016.07.005
Seitenbereich:Seiten 51-64
Verlag:Elsevier
ISSN:0376-0421
Status:veröffentlicht
Stichwörter:multifunctional fuel cell system, polymer electrolyte membrane fuel cell, operating pressure, balance of plant, system efficiency, aircraft auxiliary power
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Werner, Claudia
Hinterlegt am:07 Dez 2016 15:11
Letzte Änderung:20 Nov 2023 14:03

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