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Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts
Unser übergeordnetes Ziel ist, zu einer Reduktion der Kosten von Brennstoffzellen für mobile Anwendungen beizutragen. In automobilen Brennstoffzellensystemen wird aus gasförmigen Wasserstoff und Luft der elektrische Strom zum Antrieb erzeugt. Die Betriebstemperatur der Zellen ist heute auf maximal 80 °C begrenzt und meistens wird eine aufwändige Befeuchtung der Prozessluft benötigt. Könnten die Zellen durch die direkte Verdampfung von Wasser gekühlt werden, so können einerseits die Komponenten zur Befeuchtung der Luft wegfallen und andererseits die Temperatur bis etwa 100 °C erhöht werden. Basierend auf einer Kombination von Experimenten (PSI) und numerischen Modellen (EPFL) erweitern wir das grundlegende Verständnis von Phasenübergangsvorgängen in den porösen Schichten, und optimieren darauf aufbauend die für die direkte Verdampfungskühlung benötigten porösen Strukturen.
Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts
Unsere Arbeit wird neue und wichtige Erkenntnis zur Entwicklung der porösen Strukturen, welche für die Verdampfungskühlung in Brennstoffzellen benötigt werden, generieren. Die Ergebnisse werden die Entwicklung von Systemen mit höherer Betriebstemperatur und ohne Befeuchter für die Prozessluft ermöglichen. Damit sinken die Kosten der Brennstoffzellen-Technologie und unser Projekt leistet so einen Beitrag zur grösseren Verbreitung dieser nachhaltigeren Fahrzeuge. Die Erkenntnisse zum Phasenübergang in porösen Materialien werden darüber hinaus auch in vielen verwandten wissenschaftlichen Fragestellungen von Relevanz und anwendbar sein.