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Forschungscluster Elektrochemie (ELCH)

Das Forschungscluster Elektrochemie (ELCH) beschäftigt sich mit Energiewandlungs- und -speicherprozessen in Batterien und Brennstoffzellen. Schwerpunkt der Forschung ist der Bezug zur Nachhaltigen Mobilität über eine technische Optimierung und eine Kostenreduktion der Komponenten und der Infrastruktur. Das Cluster Elektrochemie hat dabei das Ziel, die an der DHBW Mannheim bereits vorhandenen Kompetenzen zu bündeln und so nachhaltige Forschungsergebnisse sicherzustellen.

Das Forschungsteam bearbeitet folgende Forschungsschwerpunkte:

  • Kostenreduktion und Leistungserhöhung in automobilen Brennstoffzellensystemen über Optimierung der Komponenten (z.B. Wasserstoffversorgung oder Kühlung der Brennstoffzelle, Kompression, Alterung und Verhalten der Membran)
  • Untersuchungen zur Wasserstoffinfrastruktur für Brennstoffzellenfahrzeuge (z.B. Wasserstoffrecycling, Power-to-Gas, Home Fueling)
  • Messung und Simulation des Alterungsverhaltens von Lithium-Ionen Batterien

Wir freuen uns über Ihre Anfrage bezüglich einer Forschungskooperation unter der Email elch[at]dhbw-mannheim.de!

Professoren

Prof. Dr.-Ing. Arndt-Erik Schael

Professor im Studiengang Maschinenbau - Verfahrenstechnik

Forschungsthemen

  • natürliche Kältemittel
  • Kühlung von Brennstoffzellen
  • Wärmeübertrager und Verdampfer

Prof. Dr.-Ing. Sven Schmitz

Professor im Studiengang Mechatronik - Elektromobilität

Forschungsthemen

  • Brennstoffzellensystem
  • Elektrochemische Verdichtung
  • Wasserstoffrecycling

Prof. Dr. rer. nat Volker Paul Schulz

Professor im Studiengang Maschinenbau und Prodekan der Fakultät Technik

Forschungsthemen

  • Simulation von Mehrphasenströmungen
  • Mikrofluidik
  • Poröse Medien

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Linda Schorer, M.Eng.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Studiengang Mechatronik, Projekt MEMPHYS

Thema der Dissertation: "Techno-ökonomische Bewertung von Home Fueling-Konzepten auf Basis von Wasserstoff"

Kontakt: linda.steglich[at]dhbw-mannheim.de

Wilhelm Wiebe, M.Eng.

Akademischer Mitarbeiter, Projekt Optimierung PEM

Thema der Dissertation: "Untersuchung eines elektrochemischen Verdichters zur Wasserstoffzirkulation"

Kontakt: wilhelm.wiebe[at]dhbw-mannheim.de

 

 

Lithium-Ionen-Batterielabor in Mannheim

ausgestattet mit:

  • Ladegerät EA-BCI 824-60R: Max 60A & 32V DC
  • Beckhoff EtherCat: Modularer Ethernet Feldbus
  • Elektronische Last EA-BFC 2000: Max 80A & 60V DC
  • Beckhoff TwinCAT: Steuerung und Automatisierung
  • Klimaschrank Kambic KK-105 CH: -40°C bis +180°C; Luftfeuchtigkeit und Ventilation regelbar

Wasserstoff- und Brennstoffzellenlabor in Eppelheim

PEM-Elektrolyseur Proton HOGEN 40

  • H2 Produktion 1 m3/h
  • Druck 13 bar
  • Reinheit H2 99,999 %
  • Wirkungsgrad ≈ 50 %

Elektrochemischer Verdichter

(in Planung)

Wasserstofftank

(im Zulauf)

  • Tanksystem 600 dm3
  • 4 Karbontanks Typ 3
  • Maximaldruck 441 bar

Brennstoffzellenprüfstände

Untersuchungen von Brennstoffzellen unter verschiedenen Bedingungen:

  • 1 Prüfstand     Umax = 4 V; Imax = 100 A
  • 3 Prüfstände   Umax = 4 V; Imax = 600 A
  • 1 Prüfstand     Umax = 120 V; Imax = 600 A

Verfahrenstechniklabor in Eppelheim

Infrastruktur

  • elektrische Anschlüsse 230/400V, Einzelanschluss 50kW elektrisch
  • Abluft, auch Ex-geschützt
  • Kühlwasser bis 290kW@40°C
  • Laborzeile mit Digestorium

Ausstattung

  • GC-MS
  • hochgenaue Kalibriergeräte für Temperatur (bis -95°C) und Druck (bis 120 bar)
  • Vakuumtrockner, Klimaschrank, diverse Messgeräte
  • Software zur Prozesssimulation

Das Forschungscluster strebt die aktive Vernetzung mit anderen Forschergruppen, Verbänden und industriellen Partnern an. Hierzu ist geplant, verschiedene Aktivitäten zum fachlichen Austausch zu organisieren.

In diesem Zusammenhang ist bereits ein internationales Seminar für Doktoranden durchgeführt worden: 

Internationales PhD-Seminar in Nürnberg zum Thema "PEM-Brennstoffzellen" (01.-02. Nov 2015), mit folgenden Beiträgen der Mitarbeiter des Forschungsclusters

  • N. Abbaspour, "Multiphase simulation of transport processes in PEM feul cells with the Lattice-Boltzmann method"
  • M. Gottfried, "Nonlinear parameter estimation as a tool for the fuel cell simulation"
  • L. Steglich, "The potential of hydrogen as an energy storage medium"
  • A. Weber, "Experimental research about the evaporative cooling of fuel cells"
  • W. Wiebe, "Using an electrochemical compressor for the hydrogen recirculation of PEM fuel cells"

N. Abbaspour, T. Baumeister, T. Röder, V. Schulz: „Simulation einer Blasenströmung im Mikroreaktor mittels Lattice-Boltzmann-Verfahren – Experimentelle Validierung für unterschiedliche Mischertypen“, Jahrestreffen Reaktionstechnik 2016 zusammen mit der Fachgruppe Mischvorgänge, Nürnberg, 2.-4. Mai 2016

S. Schmitz, W. Wiebe: „Potentiale der Wasserstoff-Rezirkulation mit einer Hydrogen-Pump“, Energiekonzepte der Zukunft - Anforderungen an Batterien und Brennstoffzellentechnik, Balingen, 12.04.2016

S. Schmitz: „Schlüsseltechnologien Brennstoffzellen und Batterie: Neue Ausbildungswege und Berufsbilder“, World of Energy Solutions, Stuttgart, 12.10.2015

L. Steglich, I. Haug: „Energy Optimization at the Baden-Wuerttemberg Cooperative State University Mannheim“ (Poster), Energy Science & Technology Conference, Karlsruhe, May 20-22, 2015

V. P. Schulz, S. Rief, K. Steiner: „Determination of the capillary pressure – saturation relation for paper based on its 3D microstructure”, 7th International Conference on Porous Media, Padova, Italy, May 18-21, 2015

S. Schmitz, W. Wiebe: „Möglichkeiten und Grenzen der Wasserstoff-Rezirkulation mit einer Hydrogen-Pump“, 6. Symposium Test und Qualifizierung für Lithium-Ionen-Batterien und Brennstoffzellentechnik, Balingen, 18.03.2015

W. Wiebe, S. Schmitz: "Rezirkulation in Brennstoffzellen-Systemen mit einer Hydrogen Pump", DHBW Forschungstag, Stuttgart, 05.02.2015

L. Steglich, I. Haug: "Energiemanagement am Demonstrationsgebäude der DHBW Mannheim", DHBW Forschungstag, Stuttgart, 05.02.2015

J. Düll, A.-E. Schael: "Untersuchungen der exergetischen und thermischen Effizienz von Rein- und Gemischarbeitsstoffen beim ORC", DHBW Forschungstag, Stuttgart, 05.02.2015

S. Schmitz: „Potentiale des Brennstoffzellen-Antriebes“, Technologie im Wandel - Chancen im Feld nachhaltiger Mobilität, IHK Mannheim, 23.10.2014

D. Grübl, T. Danner, Ch. Kupper, V. Schulz, A. Latz and W. Bessler: „Multi-Methodology Modeling and Design of Lithium-Air Cells with Aqueous Electrolyte” (Poster), 17th International Meeting on Lithium Batteries, Como, Italy, June 10-14, 2014

S. Schmitz, W. Wiebe: „Das Wasserstoffsubsystem und sein Einfluss auf die Lebensdauer des Brennstoffzellen-Antriebs“, Symposium Test und Qualifizierung für Lithium-Ionen-Batterien und Brennstoffzellentechnik, Balingen, 09.10.2013

T. Danner, S. Eswara, V. P. Schulz, A. Latz: „Characterization of gas diffusion electrodes for metal-air batteries“, Journal of Power Sources, Volume 324, 2016, pp. 646-656, dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.05.108

V. P. Schulz, E. A. Wargo, E. C. Kumbur: „Pore-Morphology-Based Simulation of Drainage in Porous Media Featuring a Locally Variable Contact Angle”, Transport in Porous Media, Volume 107, 2014, Pages 13-25, DOI 10.1007/s11242-014-0422-4

E. A. Wargo, V. P. Schulz, A. Çeçen, S. R. Kalidindi, E. C. Kumbur: „Resolving macro- and micro-porous layer interaction in polymer electrolyte fuel cells using focused ion beam and X-ray computed tomography”, Electrochimica Acta, Volume 87, 2013, Pages 201-212

E. A. Wargo, V. P. Schulz, A. Cecen, S. R. Kalidindi and E. C. Kumbur: „Microstructure-driven analysis of two-phase transport in diffusion media of PEFCs“, Electrochemical Society Transactions, Vol. 50(2), pp. 513-519, 2013

P. P. Mukherjee, V. P. Schulz, J . Becker, E. Glatt, and A. Wiegmann: „Microstructure reconstruction and transport simulation in polymer electrolyte membrane fuel cells”, in: Polymer electrolyte membrane and direct methanol fuel cell technology: Fundamentals and performance of low temperature fuel cells (Volume 1), Edited by C. Hartnig and C. Roth, Woodhead Publishing Series in Energy No. 30, 2012

Diese Seite wird in Kürze ergänzt.

Es wurden verschiedene Projektanträge bei nationalen Fördergebern sowie der EU eingereicht, die sich momentan noch in der Begutachtung befinden.

 

 

 

6.300 STUDIERENDE
41 STUDIENRICHTUNGEN
1.900 PARTNERUNTERNEHMEN

Kontakt

Email: elch(at)dhbw-mannheim.de

 

Wissenschaftliche Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Arndt-Erik Schael

Coblitzallee 1-9
68163 Mannheim
Tel.: +49 (0)621 4105-1230
Fax: +49 (0)621 4105-1248
arndt-erik.schael(at)dhbw-mannheim.de

Prof. Dr.-Ing. Sven Schmitz

Teilcampus
Handelsstraße 13
69214 Eppelheim
Tel.: +49 (0)621 4105-1052
Fax: +49 (0)621 4105-1317
sven.schmitz(at)dhbw-mannheim.de

Prof. Dr. rer. nat. Volker Paul Schulz

Coblitzallee 1-9
68163 Mannheim
Tel.: +49 (0)621 4105-1324
Fax: +49 (0)621 4105-1248
volker.schulz(at)dhbw-mannheim.de