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Brennstoffzellen und Elektrolyse

Brennstoffzellensysteme und die Wasserelektrolyse werden im zukünftigen Energiesystem eine wesentliche Rolle spielen. Die Anwendungsfelder erstrecken sich von mobilen Anwendungen im Fahrzeug bis hin zur dezentralen Energieversorgung von Wohnsiedlungen. In Abhängigkeit des Anwendungsfalls werden verschiedene Brennstoffzellen- sowie Elektrolysetypen unterschieden. Während für dynamische und mobile Anwendungen Zellen auf Basis eines Polymer-Elektrolyten (PEMFC / PEMEC) im Fokus stehen, sind für stationäre Anwendungen  Zellen mit einem keramischen Elektrolyten von besonderem Interesse (SOFC / SOEC).

 

 

Kompetenzen

  • Modellbasierte Analyse von PEMFC's, SOFC's und SOEC's (stationär und transient) 
  • Experimentelle Analyse von SOFC's und SOEC's (Einzelzelle bis Shortstack)
  • Modellbasierte und experimentelle Analyse von Systemkomponenten (Wärmeübertrager und Injektoren) 
  • Thermodynamische Systemanalyse (energetische und exergetische Optimierung)

Projekte

Charakterisierung und Modellierung von Festoxid-Zellen (SOC's)

Bearbeitung:

M. Sc. Tobias Marquardt

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Modellierung von Brennstoffzellenhybridsystemen für Schifffahrtsanwendungen

Bearbeitung:

M. Sc. Jan Hollmann

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Publikationen


2020 2018 2017 2015 2012 2011 alle Jahre

Konferenzbeiträge

Marquardt, T.; Valadez Huerta, G.; Kabelac, S. (2015): Modellierung eines thermoelektrochemischen Energiewandlers auf Basis der Thermodynamik irreversibler Prozesse , Dechema-ProcessNet Thermodynamik-Kolloquium. 05.-07.10.2015, Bochum.

Dragon, M.; Kabelac, S. (2012): Energy and exergy analysis of a hybrid diesel-fueled solid oxide fuel cell system , VDI-ProcessNet Thermodynamik-Kolloq., Potsdam, 2012.

Kabelac, S.  (2011): Cooling concepts for PEM-fuel cells. , H2Expo, 8. - 9. Juni 2011, Hamburg.

Journale

T. Marquardt, A. Bode, S. Kabelac (2020): Hydrogen production by methane decomposition: Analysis of thermodynamic carbon properties and process evaluation, Energy Conversion and Management, 221
DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113125

T.Marquardt, J.Kube, P.Radici, S.Kabelac (2020): Experimental investigation of a thermocell with proton exchange membrane and hydrogen electrodes, International Journal of Hydrogen Energy
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.02.171

T.Marquardt, G.Valadez Huerta, S.Kabelac (2018): Modeling a thermocell with proton exchange membrane and hydrogen electrodes, International Journal of Hydrogen Energy, 43 (43), p. 19841-19850
DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.09.007

Valadez Huerta, G.; Álvarez Jordán, J., Dragon, M.; Leites, K.; Kabelac S. (2018): Exergy analysis of the diesel pre-reforming solid oxide fuel cell system with anode off-gas recycling in the SchIBZ project. Part I: Modeling and validation, Int. J. Hydrogen Energy, 43, 16684-16693
DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.04.216

Valadez Huerta, G.; Álvarez Jordán, J.; Marquardt, T.; Dragon, M.; Leites, K.; Kabelac, S. (2018): Exergy analysis of the diesel pre-reforming SOFC-system with anode off-gas recycling in the SchIBZ project. Part II: system exergetic evaluation., Int. J. Hydrogen Energy
DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.11.207

Valadez Huerta, G.; Flasbart, V.; Marquardt, T.; Radici, P.; Kabelac, S.  (2018): Impact of Multi-Causal Transport Mechanisms in an Electrolyte Supported Planar SOFC with (ZrO2)x 1(Y2O3)x Electrolyte, Entropy, 20, 469-1-19
DOI: 10.3390/e20060469

Valadez Huerta, G.; Reus, L.; Kabelac, S.  (2018): A Diffusivity Study of (Sc2O3)0.1(CeO2)0.01(ZrO2)0.89 between 1100 and 1500 K at Zero Pressure with Molecular Dynamics, J. Chem. Eng. Data, 63, 1955-1960
DOI: 10.1021/acs.jced.7b01094

Valadez Huerta, G.; Siemen M.; Kabelac S.  (2018): Approach to the Coulomb Contribution of Thermodynamic Properties from the Mean Electrostatic Potential of the Ions in (ZrO2)1 x(Y2O3)x, J. Phys. Chem. C, 122, 62-70
DOI: 10.1016/j.chemphys.2017.01.011

Siemer, M.; Marquardt, T.; Valadez Huerta, G.; Kabelac, S. (2017): Local Entropy Production Rates in a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, J. Non-Equilib. Thermodyn. 2017, Vol. 42, No. 1, p. 1-30
DOI: 10.1515/jnet-2016-0025

Valadez Huerta, G.; Kelle, A.; Kabelac, S. (2017): A phenomenological study of yttria-stabilized zirconia at 1300 K with the Green-Kubo formulation and equilibrium molecular dynamics., Chemical Physics 485-486 (2017), p. 108-117
DOI: 10.1016/j.chemphys.2017.01.011

Wang, Xue; Yu, Bo; Zhang, Wenqiang; Chen, Jing; Luo, Xing; Kabelac, S. (2012): Microstructual modification of the anode/electrolyte interface of SOEC for hydrogen production, International Journal of Hydrogen Energy, 2012, 37 (19), 12833-12838.

Yu, Bo; Zhang, Wenqiang; Xu, Jingming; Chen, Jing; Luo, Xing; Kabelac, Stephan  (2012): Preparation and electrochemical behaviour of dense YSZ film for SOEC, International Journal of Hydrogen Energy, September 2012, 37 (17), 12074-12080.