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Forschungs- und Arbeitsgebiete

Methodisch verbindendes Element sämtlicher Arbeiten ist der kombinierte Einsatz von Modellierungs-/Simulationswerkzeugen und der experimentellen Charakterisierung und Validierung. Wir verfügen hierzu einerseits über langjährige Erfahrungen in den Bereichen Modellbildung, numerische Simulation und mathematische Optimierung und betreiben andererseits ein Labor mit entsprechender Prüfstandstechnik.

Unsere Forschungs-/Arbeitsgebiete und zugehörige laufende Projekte im Einzelnen:

Speichersysteme für elektrische Energie

  • Technologieauswahl- und Auslegungsmethodik für Speichersysteme
  • Entwurfsmethodik für Hybrid-Speichersysteme
  • Charakterisierung von Speichersystemen auf Basis von E-P-Kurven

Fahrzeugenergiesysteme

  • Gestaltung von on-board Energiewandlungssystemen zur Verwendung erneuerbarer Energien in der Luftfahrt
  • Gestaltung und Auslegung von Brennstoffzellensystemen für PKW-Antriebe

Vernetzte Energie- und Stoffwandlungssysteme

  • Flexibilisierte Betriebsführung von Power-to-Heat/Cold-Systemen
  • Gestaltung von vernetzten Energiesystemen unter Berücksichtigung örtlicher Verteilung
  • Gestaltung und Betriebsführung von Power-to-Gas-Systemen

 Geschäftsmodelle und ökonomische Bewertung

  • Elektrische Energiespeicher
  • Power-to-Heat/Cold-Systeme
  • Bereitstellung von Wasserstoff für Mobilitätsanwendungen

PEM-Wasserelektrolyse

  • Produkt-Permeation und Gasreinheit
  • Stromdichteverteilung in ortsausgedehnten Zellen
  • Mehrphasen-Stofftransport in den porösen Schichten der Zelle
  • Dynamisches Betriebsverhalten

PEM-Brennstoffzellen

  • Experimentelle Charakterisierung und Modellierung von Alterungsvorgängen im Bereich der Elektroden

Li-Ionen-Akkumulatoren

  • Schnellladen von Li-Ionen-Akkumulatoren

Sie haben Interesse an einem unserer Forschungsthemen oder an einer Zusammenarbeit? Bitte kontaktieren Sie gern Prof. Hanke-Rauschenbach oder einen unserer leitenden wissenschaftlichen Mitarbeiter.

Ausgewählte Publikationen aus 2017/2018

2018

  • Wilke, C., Bensmann, A., Martin, S., Utz, A., Hanke-Rauschenbach, R. (2018). Optimal design of a district energy system including supply for fuel cell electric vehicles. Applied Energy 226, 129. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.05.102
  • Bystron, T., Vesely, M., Paidar, M., Papakonstantinou, G., Sundmacher, K., Bensmann, B., Hanke-Rauschenbach, R., Bouzek, K. (2018). Enhancing PEM water electrolysis efficiency by reducing the extent of Ti gas diffusion layer passivation. Journal of Applied Electrochemistry, 48, 713. https://doi.org/10.1007/s10800-018-1174-6
  • Trinke, P., Haug, P., Brauns, J., Bensmann, B., Hanke-Rauschenbach, R., Turek, T. (2018). Hydrogen crossover in PEM and alkalinewater electrolysis: Mechanisms, direct comparison and mitigation strategies. Journal of the Electrochemical Society, 165, F502. https://doi.org/10.1149/2.0541807jes
  • Klose, C., Trinke, P., Böhm, T., Bensmann, B., Vierrath, S., Hanke-Rauschenbach, R., Thiele, S. (2018). Membrane interlayer with PT recombination particles for reduction of the anodic hydrogen content in PEM water electrolysis. Journal of the Electrochemical Society, 165, F1271.https://doi.org/10.1149/2.1241814jes
  • Immerz, C., Paidar, M., Papakonstantinou, G., Bensmann, B., Bystron, T., Vidakovic-Koch, T., Bouzek, K., Sundmacher, K., Hanke-Rauschenbach, R. (2018). Effect of the MEA design on the performance of PEMWE single cells with different sizes. Journal of Applied Electrochemistry, 48, 701. https://doi.org/10.1007/s10800-018-1178-2
  • Hegge, F., Moroni, R., Trinke, P., Bensmann, B., Hanke-Rauschenbach, R., Thiele, S., Vierrath, S. (2018). Three-dimensional microstructure analysis of a polymer electrolyte membrane water electrolyzer anode. Journal of Power Sources 393, 62. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.04.089
  • Hoelzen, J., Liu, Y., Bensmann, B., Winnefeld, C., Elham, A., Friedrichs, J., Hanke-Rauschenbach, R. (2018). Conceptual Design of Operation Strategies for Hybrid Electric Aircraft. Energies 11, 217. https://doi.org/10.3390/en11010217
  • Mueller, J.-K., Bensmann, A., Bensmann, B., Fischer, T., Kadyk, T., Narjes, G., Kauth, F., Ponick, B., Seume, J.R., Krewer, U., Hanke-Rauschenbach, R., Mertens, A. (2018): Design Considerations for the Electrical Power Supply of Future Civil Aircraft with Active High-Lift Systems. Energies, 11, 179. https://doi.org/10.3390/en11010179
  • Günther, S., Bensmann, A., Hanke-Rauschenbach, R. (2018): Theoretical dimensioning and sizing limits of hybrid energy storage systems. Applied Energy 210, 127. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.10.116
  • Sarpal, I.S., Bensmann, A., Mähliß, J., Hennefeld, D., Hanke-Rauschenbach, R. (2018): Characterisation of batteries with E-P-curves: Quantifying the impact of operating conditions on battery performance. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 99, 722. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2018.01.017
  • Immerz, C., Schweins, M., Trinke, P., Bensmann, B., Paidar, M., Bystroň, T., Bouzek, K., Hanke-Rauschenbach, R. (2018): Experimental characterization of inhomogeneity in current density and temperature distribution along a single-channel PEM water electrolysis cell. Electrochimica Acta 260, 582. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2017.12.087
  • Kadyk, T., Winnefeld, C., Hanke-Rauschenbach, R., Krewer, U. (2018): Analysis and Design of Fuel Cell Systems for Aviation. Energies 11, 375. https://doi.org/10.3390/en11020375
  • Winnefeld, C., Kadyk, T., Bensmann, B., Krewer, U., Hanke-Rauschenbach, R. (2018): Modelling and designing cryogenic hydrogen tanks for future aircraft applications. Energies, 11, 105. http://dx.doi.org/10.3390/en11010105

2017

  • Polonský, J., Kodým R., Vágner, P., Paidar, M., Bensmann, B., Bouzek, K. (2017): Anodic microporous layer for polymer electrolyte membrane water electrolyzers. Journal of Applied Electrochemistry 47, 1137. https://doi.org/10.1007/s10800-017-1110-1
  • Peña Arias, I.K., Sundmacher, K., Hanke-Rauschenbach, R. (2017): Influence of the autonomous oscillations and the CO concentration on the performance of an ECPrOx reactor. Electrochimica Acta 251, 602. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.08.145
  • Trinke, P., Bensmann, B., Hanke-Rauschenbach, R. (2017): Experimental evidence of increasing oxygen crossover with increasing current density during PEM water electrolysis. Electrochemistry Communications 82, 98. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2017.07.018
  •  Sorrentino, A., Vidakovic-Koch, T., Hanke-Rauschenbach, R., Sundmacher, K. (2017): Concentration-alternating frequency response: A new method for studying polymer electrolyte membrane fuel cell dynamics. Electrochimica Acta 243, 53. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.04.150
  • Peña Arias, I.K., Trinke, P., Hanke-Rauschenbach, R., Sundmacher, K. (2017): Understanding PEM fuel cell dynamics: The reversal curve. International Journal of Hydrogen Energy 42, 15818. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.05.087
  • Trinke, P., Bensmann, B., Hanke-Rauschenbach, R. (2017): Current density effect on hydrogen permeation in PEM water electrolyzers. International Journal of Hydrogen Energy 42, 14355. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.03.231