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Prevention of Contrail Formation in Hydrogen Fuel Cell Aircraft

Gebhart, Raphael und van der Linden, Franciscus L. J. (2026) Prevention of Contrail Formation in Hydrogen Fuel Cell Aircraft. Engineering Proceedings, 133 (1), Seite 117. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/engproc2026133117. ISSN 2673-4591.

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417kB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.3390/engproc2026133117

Kurzfassung

Contrail emissions are aviation's largest non-CO$_2$ contribution to global climate change. According to the Schmidt--Appleman criterion, potential future aircraft propulsion systems may enhance contrail formation relative to conventional engines through three mechanisms: (1) increased overall efficiency, (2) the use of hydrogen as fuel, and (3) external cooling in low-temperature fuel cell propulsion systems, which is the most critical factor. This paper presents the thermodynamic background and a system concept for contrail prevention applicable to conventional gas turbines, hydrogen combustion, and fuel cell propulsion systems. First, it is shown that fuel cell propulsion and hydrogen combustion exhibit equivalent thermodynamic contrail propensity when fuel cell exhaust is mixed with cooling air, analogous to core--bypass mixing in a conventional turbofan engine. Second, contrail mitigation via controlled condensation of exhaust water vapor is analyzed. It is demonstrated that the required cooling for LT-PEM fuel cell systems is 3--5 times lower than for turbofan engine, due to the already extensive thermal management in fuel cells. Since contrail avoidance is only necessary in ice supersaturated regions, a control scheme is proposed that limits condensation to the minimum required amount of water, thereby significantly reducing the overall drag impact. Avoiding contrail formation could provide a substantial climate benefit for future propulsion architectures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224491/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Prevention of Contrail Formation in Hydrogen Fuel Cell Aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gebhart, Raphaelraphael.gebhart (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-3996-3485214943658
van der Linden, Franciscus L. J.franciscus.vanderlinden (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1820-7531214943659
Datum:11 Mai 2026
Erschienen in:Engineering Proceedings
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:133
DOI:10.3390/engproc2026133117
Seitenbereich:Seite 117
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Pantelakis, S.University of Patras / GRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strohmayer, Andreasstrohmayer (at) IFB.Uni-Stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alonso, GustavoUPMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:The 15th EASN International Conference on “Innovation in Aviation & Space Towards Sustainability Today & Tomorrow”
ISSN:2673-4591
Status:veröffentlicht
Stichwörter:contrail mitigation; Schmidt–Appleman criterion; fuel cell propulsion; hydrogen combustion; gas turbine engines; aviation climate impact
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt > Luftfahrt-System-Konzepte und Bewertung
Hinterlegt von: Gebhart, Raphael
Hinterlegt am:18 Mai 2026 07:05
Letzte Änderung:26 Mai 2026 07:34

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