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Advanced air supply system topologies for fuel cells in aircraft applications

Schröder, Matthias und Gentner, Christoph und Ansar, Syed Asif (2025) Advanced air supply system topologies for fuel cells in aircraft applications. Energy Conversion and Management, 350, Seite 120936. Elsevier. doi: 10.1016/j.enconman.2025.120936. ISSN 0196-8904.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890425014608

Kurzfassung

Proton exchange membrane fuel cells hold great promise as a power source for future low-emission aircraft. However, the reduced ambient pressure at high altitudes poses challenges for the reactant air supply to the fuel cells. We introduce several advanced topologies for the fuel cell’s air supply and analyze them with a thermodynamic model, which uniquely accounts for interactions with the stack, humidifier, and thermal management system. The results show that the optimal topology depends on the aircraft type. For the propulsion of regional aircraft, an added turbine stage can reduce the mass of the fuel cell system and tank by 4.5 %; whereas for auxiliary power in larger aircraft, two-stage compression enables a 10.9 % efficiency gain during cruise. These findings underscore the importance of tailored air supply solutions for fuel cell systems and provide a pathway towards improving their performance in aircraft applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221308/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advanced air supply system topologies for fuel cells in aircraft applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schröder, MatthiasMatthias.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5820-7245NICHT SPEZIFIZIERT
Gentner, ChristophChristoph.Gentner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9821-2559200238121
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Dezember 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:350
DOI:10.1016/j.enconman.2025.120936
Seitenbereich:Seite 120936
Verlag:Elsevier
ISSN:0196-8904
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fuel cell system Aviation Compressor Turbine Propulsion Auxiliary power
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration
Hinterlegt von: Schröder, Matthias
Hinterlegt am:19 Dez 2025 11:13
Letzte Änderung:19 Dez 2025 11:13

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