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Control Scheme of a Solid Oxide Fuel Cell System for Regional Aircraft

Dotzauer, Niclas (2025) Control Scheme of a Solid Oxide Fuel Cell System for Regional Aircraft. Aerospace Research Central. AIAA SciTech 2025 Forum, 2025-01-06 - 2025-01-10, Orlando, FL, USA. doi: 10.2514/6.2025-2189. ISBN 978-1-62410-723-8.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2025-2189

Kurzfassung

In this work, the control scheme of the hydrogen solid oxide fuel cell (SOFC) propulsion system of the DLR-internal project H2EAT is presented. The application of this system is planned for a regional aircraft with an entry-into-service in the year 2050. For the operation of the fuel cell, it is necessary to control multiple variables such as the pressure, the mass flow and the electric power output. Additionally, the temperature gradient, both spatially and temporally, is of paramount importance. Strict temperature gradients have to be complied in order not to damage the fuel cell. The control system is realized by implementing PI controllers as they are favorable for an integrated system due to their low computational effort. The considered fuel cell system operates a pressurized fuel cell stack together with a combustion chamber after the SOFC to burn the excess hydrogen. A turbine then partly recuperates the heat energy by relaxing the exhaust gas stream to ambient conditions. Dynamic simulations over an aircraft mission are performed within the framework of Modelica and the in-house, open source ThermoFluidStream (TFS) library. The control scheme presented in this work is well suitable to operate the fuel cell system over the complete mission. Although small improvements can be made to the control of the temperature gradients and the control of the pressure level.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212395/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Präsentation des Vortrags auf Anfrage verfügbar
Titel:Control Scheme of a Solid Oxide Fuel Cell System for Regional Aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dotzauer, NiclasNiclas.Dotzauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5470-9078NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Januar 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2025-2189
Verlag:Aerospace Research Central
Name der Reihe:AIAA SCITECH 2025 Forum
ISBN:978-1-62410-723-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:More Electric Aircraft; Sustainable Aviation; Dynamic Modelling; Solid Oxide Fuel Cell; Aircraft Propulsion; Fuel Cell System Control
Veranstaltungstitel:AIAA SciTech 2025 Forum
Veranstaltungsort:Orlando, FL, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Januar 2025
Veranstaltungsende:10 Januar 2025
Veranstalter :AIAA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugtechnologien und Integration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Flugzeug-Systemdynamik
Hinterlegt von: Dotzauer, Niclas
Hinterlegt am:31 Mär 2025 10:48
Letzte Änderung:22 Apr 2025 08:31

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