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An approach for stack-integrated fuel cell Cooling in aerospace; Machine learning-based performance prediction of Pulsating Heat Pipes

Illbruck, Marvin und Franke, Friedrich und Kober, Markus und Kazula, Stefan (2026) An approach for stack-integrated fuel cell Cooling in aerospace; Machine learning-based performance prediction of Pulsating Heat Pipes. DLRK 2026, 2026-09-08 - 2026-09-10, Aachen.

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Kurzfassung

The transition towards more sustainable aviation has intensified research into novel concepts for aircraft propulsion. In this context, hydrogen-powered proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) represent a promising technology for aerospace applications, but require effective cooling to maintain high efficiency and minimize degradation. Conventional liquid cooling systems require parasitic power and additional components, increasing system complexity and weight. As an alternative, pulsating heat pipes (PHPs) could be integrated into the residual space between bipolar plates, providing a passive, stack-integrated cooling solution. For the efficient design of future PHPs, accurate performance prediction is essential. Therefore, this work expands a machine learning model based on the extreme gradient boosting (XGBoost) algorithm to predict PHP thermal resistance and employs game theory based Shapley values for model interpretation. The final model achieves a mean absolute percentage error (MAPE) of 13.6% and an R2 value of 0.979, supporting the development of new PHP designs and their integration into fuel-cell stack cooling concepts for aerospace applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228434/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:An approach for stack-integrated fuel cell Cooling in aerospace; Machine learning-based performance prediction of Pulsating Heat Pipes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Illbruck, Marvinmarvin.illbruck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Franke, Friedrichfriedrich.franke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-8367-1194NICHT SPEZIFIZIERT
Kober, MarkusMarkus.kober (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2297-5936NICHT SPEZIFIZIERT
Kazula, Stefanstefan.kazula (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9050-1292NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 März 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Pulsating Heat Pipe, Bubble Column, Machine Learning, Gradient Boosting
Veranstaltungstitel:DLRK 2026
Veranstaltungsort:Aachen
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 September 2026
Veranstaltungsende:10 September 2026
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 - Komponenten und Emissionen
Standort: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe > Komponententechnologien
Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe
Hinterlegt von: Ragotzky, Sabine
Hinterlegt am:04 Nov 2026 13:58
Letzte Änderung:04 Nov 2026 13:58

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