Projektbeschreibung

Der Einsatz von grünem Wasserstoff in Elektrofahrzeugen mittels Brennstoffzellen ist aufgrund zahlreicher Vorteile, wie der Eliminierung von CO2-Emissionen, der hohen Effizienz, großen Reichweite sowie der möglichen schnelle Betankung, von großem Interesse. Jedoch reagieren Brennstoffzellen empfindlich auf die bei Fahrzeuganwendungen typischen dynamischen Belastungszyklen, da diese die Alterung fördern. Damit einhergehender Leistungsverlust beziehungsweise Lebensdauerverkürzung zählen heutzutage zu den großen Herausforderungen bei der Entwicklung von Brennstoffzellensystem.

Um transiente Phasen schädigungsfrei zu ermöglichen, werden in diesem Projekt modellbasierte Regelungskonzepte entworfen. Dabei kommen hochauflösende Simulationsmodelle, echtzeitfähige Performancemodelle sowie Brennstoffzellen-Prüfstände zum Einsatz. Dies ermöglicht die Identifizierung lokaler schädigungsrelevanter Betriebszustände, die Echtzeitfähigkeit der entwickelten Regelungskonzepte sowie der Validierung anhand von Messdaten.

Ein wasserstoffbetriebenes Auto fährt entlang einer kurvigen Straße zwischen Tannenbäumen

Abbildung: Das modellbasierte Regelungskonzept, um transiente Phasen schädigungsfrei zu ermöglichen.

Projektziele

  • Identifikation schädigungsrelevanter Betriebszustände
  • Entwurf von dynamischen Testzyklen zur Performance- und Schädigungsanalyse
  • Entwicklung modellbasierter Regelungskonzepte für Brennstoffzellen im transienten Betrieb zur Reduktion von Degradation und Alterung
  • Erhöhung der Lebensdauer und des Wirkungsgrads von Brennstoffzellen

Veröffentlichungen

Bartlechner, Johanna, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Health-conscious MPC for PEM fuel cells considering main degradation mechanisms of cathode catalyst, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." IFAC-PapersOnLine 59, no. 5 (2025): 73-78.

Fuchs, Benjamin, Florian Altmann, Martin Vrlić, Stefan Braun, Martin Kozek, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Nonlinear distributed-parameter observer design for efficient estimation of internal temperature profiles in polymer electrolyte membrane fuel cells., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Nonlinear Dynamics (2025): 1-25.

Fuchs, Benjamin, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Model predictive humidity distribution control for polymer electrolyte membrane fuel cells., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" In 2024 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), pp. 1-6. IEEE, 2024.

Bartlechner, Johanna, Martin Vrlić, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "State-of-Health observer for PEM fuel cells—A novel approach for real-time online analysis, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." International Journal of Hydrogen Energy (2024).

Vrlić, Martin, Dominik Pernsteiner, Alexander Schirrer, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Reduced-dimensionality nonlinear distributed-parameter observer for fuel cell systems., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Energy Reports 10 (2023): 1-14.

Kooperationspartner

Projektdauer

  • Jänner 2022 - Juni 2025

Weitere Projekte

Kontakt

Associate Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.Christoph Hametner

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