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Application relevant load cycles for PEMFC component development and hybrid system optimization

Sanchez Monreal, Juan und Mitzel, Jens und Vacquier, Christophe und Gazdzicki, Pawel (2025) Application relevant load cycles for PEMFC component development and hybrid system optimization. Energy Conversion and Management, 348. Elsevier. doi: 10.1016/j.enconman.2025.120604. ISSN 0196-8904.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Kurzfassung

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are one of the key technologies for the decarbonization of transportation. In contrast to light-duty vehicles (LDV), durability requirements for heavy-duty (HD) transport applications are challenging. To overcome these difficulties, material improvements must be complemented by optimized operation strategies. Furthermore, specific testing protocols in application relevant conditions are required. Harmonized testing protocols already exist for automotive applications. However, for HD applications, such protocols are still pending, which represents a bottleneck for further development. A semi-empirical model is used in a novel systematic top-down methodology to generate application related power demand cycles in PEMFC of an HD hybrid vehicle is presented and demonstrated in detail for the case of PEMFC in HD transport. The resulting load profile, applicable at single cell and stack levels, is proposed as a starting point for a harmonization of open-source HD load cycling and testing protocols for PEMFC component development. Furthermore, the method is also used to evaluate the impact of the energy storage system (ESS) capacity and of the hybridization strategy parameters on the PEMFC stack power demand dynamic and efficiency; providing up to 2 % efficiency increase and a 50 % reduction in FC load changes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218153/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:This project is supported by the Clean Hydrogen Partnership and its members Hydrogen Europe and Hydrogen Europe Research (Project 101101433 PEMTASTIC).
Titel:Application relevant load cycles for PEMFC component development and hybrid system optimization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sanchez Monreal, JuanJuan.SanchezMonreal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9991-435X196118051
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Vacquier, Christophe'christophe.vacquier (at) symbio.one'NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2025
Erschienen in:Energy Conversion and Management
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:348
DOI:10.1016/j.enconman.2025.120604
Verlag:Elsevier
ISSN:0196-8904
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC; Load cycling; Heavy-duty; Mission profile, Hybridization strategy; Battery dimensioning; Efficiency
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Sanchez Monreal, Juan
Hinterlegt am:05 Nov 2025 17:12
Letzte Änderung:06 Nov 2025 13:58

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