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Das Institut für Technische Thermodynamik des DLR forscht mit über 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf dem Gebiet effizienter und ressourcenschonender Energiespeicher und Energiewandlungstechnologien der nächsten Generation.

Brennstoffzellen stellen eine Möglichkeit zur effizienten und sauberen Umwandlung chemischer Energie in Elektrizität dar. Aufgrund der niedrigen Betriebstemperaturen sind Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen besonders für den Einsatz in mobilen Systemen geeignet. Durch die Anwendung eines Reformers kann die Energiedichte des Gesamtsystems gesteigert werden. Die dabei entstehenden Nebenprodukte wie Kohlenmonoxid wirken als Katalysatorgift und führen zur Leistungsminderung und Degradation der Brennstoffzelle. Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen können bei Temperaturen bis zu 175 °C betrieben werden, wodurch die Toleranz gegenüber Verunreinigungen stark erhöht wird.

Im Rahmen des Projektes „Antares H3 – Ein Flugzeug extremer Flugdauer mit modularem Brennstoffzellen-antrieb“ wird ein Brennstoffzellensystem mit einer elektrischen Leistung von 20 kW entwickelt. Der Fokus liegt auf der Entwicklung des flüssigkeitsgekühlten Brennstoffzellenstacks. Das Ziel hierbei ist die Entwicklung einer optimierten Betriebsführung der Stoff- und Wärmeströme.

Im Rahmen der Arbeit sollen folgende Teilaufgaben bearbeitet werden:

• Strömungstechnische und thermische Modellierung eines flüssigkeitsgekühlten HT-PEM-Brennstoffzellenstacks
• Ausarbeitung verschiedener Flusskonzepte zur Optimierung der Brennstoffzellenleistung
• Hardwareaufbau und Inbetriebnahme des Brennstoffzellenstacks zur thermischen Analyse im Betrieb