Brennstoffzellen-Systeme

Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie durch elektrochemische Oxidation von chemischen Substanzen mit Wirkungsgraden, die deutlich über denen herkömmlicher Energieversorgungssysteme liegen. Trotz der großen Attraktivität von Brennstoffzellen als Basis zukünftiger Energieversorgungskonzepte, sind klare Defizite vor allem im Verständnis des dynamischen Lastwechselverhaltens von Brennstoffzellen erkennbar. Zudem ist eine allgemeine Entwurfsmethodik für die verschiedenen Typen von Brennstoffzellen (Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturzellen) heute noch nicht verfügbar. Darüber hinaus fehlen grundlegende Untersuchungen über Steuerungs- und Regelungsstrategien sowie globale Optimierungsmethoden für ganze Brennstoffzellen-Systeme. Um die erkannten Lücken im Systemverständnis von Brennstoffzellen konsequent schließen zu können, verfolgt der Lehrstuhl den Ansatz einer ganzheitlichen Betrachtungsweise aller verfahrenstechnischen Elemente der Brennstoffzellen-Systeme und ihrer Vernetzung auf hierarchisch gegliederten Zeit- und Längenskalen. Die Arbeiten umfassen neben der Modellbildung und Prozeßsimulation auch die experimentelle Validierung. Konkret betrachtete Systeme sind momentan die Direkt-Methanolbrennstoffzelle für automobile Antriebe (DMFC) und die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) zur dezentralen Energieversorgung.