JRG-C3 - Fuel Cells for Aviation

Brennstoffzellen für die Luftfahrt

Nachhaltige Luftfahrt zielt auf eine kohlenstoffneutrale und schadstofffreie Luftfahrt ab und macht grüne wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen zu einer vielversprechenden Lösung für die Energieumwandlung. Der Prozess der Energieumwandlung ist zudem von Natur aus geräuscharm, was zur Verringerung der Fluglärmemissionen beiträgt. Bisher sind die luftfahrtspezifischen Anforderungen an die Auslegung von Brennstoffzellensystemen noch weitgehend unbehandelt. Von unmittelbarem Interesse sind unter anderem drastische Verbesserungen der spezifischen Energie, der Zuverlässigkeit, der Lebensdauer und der Flexibilität im Betrieb und bei der Integration in die Flugzeugzelle. Diese Herausforderungen sind der Ursprung der Junior Research Group (JRG) "Brennstoffzellen für die Luftfahrt" und haben ihre wichtigsten Ergebnisse geprägt.

Forschungsgebiete

Modellierung des Thermal-Fluid-Prozesses für LT-PEM-Brennstoffzellensysteme - optimale Integration und Betrieb an Bord eines neuen Typs von Verkehrsflugzeugen.
Physikalische und phasenübergreifende CFD-Simulationen für neue Maßnahmen, z.B. zur Turbulenzerzeugung, mit dem Ziel einer höheren spezifischen Leistung und Energie der LT-PEM-Brennstoffzellen.
Multiskalenmodellierung, einschließlich mesoskopischer Porenskalenmodellierung, mit dem Ziel flexiblerer Betriebseinstellungen.
Effektivere Kühlung.
Zuverlässiger Betrieb und längere Lebensdauer von Brennstoffzellen in der Luftfahrt.

Neuer Teamkollege gesucht:

Bei der innovativen Brennstoffzellenkühlung wird ein neuer Teamkollege gesucht. In der Position können Sie auf die neuesten Technologien zur Kühlung von Brennstoffzellen zugreifen (ein EU-Patent, das in Kürze veröffentlicht wird).

Für weitere Details zur Stellenausschreibung klicken Sie bitte auf den unten stehenden Link

the InES job market.

Mehr Informationen

Dr.-Ing. Xin Gao

Mr. Lennart Kösters

Ms. Min Li

Mr. Arne Graf von Schweinitz

Mr. Linus Kameni Monkam

Mr. Niraj Gurumurthy Iyer

Mr. Moritz Stahl

Mr. Hossein Salehi

(in chronological order)

& more

Akademische Assistenten & Betreuung von Diplomarbeiten

Mr. Jiang Liu

Mr. Sebastian Hawner (former)

Mr. Magnus Lenger (former)

Gäste

Herr Lijun Zhu, Wuhan University of Technology, 05 Nov. 2019 - 01 Aug. 2020.

Peer-reviewed publication

Patent

X Gao*, L Kösters. Method for Operationg A Fuel Cell, Computer Program and Fuel Cell System. European Patent Application, EP 4 141 998 A1. 03.2023.
X Gao*, L Kameni Monkam. Patent disclosure submitted and onhold, 2021.
A Graf von Schweinitz, X Gao*. Patent disclosure submitted and onhold, 2020.

Conference presentation/poster

X Gao. Aviation PEM Fuel Cells, and their Reliability Enhancement with Power Electronics. Presentation on Energytech 2022, Rome, Italy, 11.2022.
X Gao. Fuel Cells for Aviation--from general to specific. Presentation on SE2A conference, 10.2021.
X Gao. Poster for the virtual annual market of Energy Research Centre of Lower Saxony. 03.2021.
L Kösters, X Gao *. Increasing the specific power of an aviation fuel cell system from above the system level . Poster to DLRK 2020, Aachen.

Student thesis

Till Lennart Kösters. Feasibility study of hydrogen cooling for aviation PEM fuel cells. Master thesis, TU Braunschweig, 04.2022.
Linus Kameni Monkam. Thermodynamic design and optimisation of a hydrogen tank system for the operation of a fuel cell propulsion system for aviation applications. Student thesis, TU Braunschweig, 10.2021.
Lingfeng Li. Optimization Designs of the Cathode Flow Channel for PEMFC. Master thesis, TU Braunschweig, 09.2021.
Abdallh Alsaiad. New designs of PEM fuel cell bipolar plates aiming for higher stack performance and reliability. Master thesis, TU Braunschweig, 08.2021.
Keyu Hu. Model-based Optimization of a Liquid-cooled PEMFC System for Aviation. Master thesis, TU Braunschweig, 03.2021.
Till Lennart Kösters. Active Cooling Design Optimization for a Novel Hybrid Fuel Cell/Hydrogen Thruster Aircraft Engine Design. Student thesis, TU Braunschweig, 12.2020.
Magnus Lenger. Hydrogen state dynamics and control of cryogenic storage systems for airborne fuel cell applications. Master thesis, TU Braunschweig, 12.2020.
Magnus Lenger. Thermodynamische Modellierung und Regelkonzepte eines Flüssigwasserstoff-Speichersystems für die Luftfahrt (Thermodynamic Modeling and Control Concepts of a Liquid Hydrogen Storage System for Aviation). Student thesis, TU Braunschweig, 05.2020.
Sebastian Hawner. Modellierung eines Brennstoffzellengesamtsystems für den Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Flugzeugs (Modeling of a fuel cell power plant for the powertrain of an electric aircraft). Student thesis, TU Braunschweig, 02.2020.
Arne Graf von Schweinitz. Virtueller Einbau eines neuartigen, elektrohydrodynamischen Triebwerks auf Wasserstoffbasis in einen Motorsegler (Virtual implementation of a novel, hydrogen fed electrohydrodynamic thruster design for a motor glider). Bachelor thesis, TU Braunschweig, 01.2020.

Abstract

L Kösters, X Gao*. Increasing the specific power of an aviation fuel cell system from above the system level. submitted to DLRK 2020, Aachen.
X Liu, X Gao*. Virtual Integration of a PEM Fuel Cell System for the Main Propulsion Power of a Clean and All Electric Aircraft. submitted to DLRK 2020, Aachen.

Kontakt

Einrichtung

Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES)

Technische Universität Braunschweig
Langer Kamp 19b
D-38106 Braunschweig

JRG-C3 Office:

Automotive Research Centre Niedersachsen (NFF), Room 258

Hermann-Blenk-Straße 42, 38108 Braunschweig