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Kurzfassung

Die Effizienz in Brennstoffzellen kann gesteigert werden, indem die Abwärme der Brennstoffzelle und die Druckenergie der Wasserstofftanks genutzt wird. Ein Systemmodul, dass aus einer Turbine mit Generator und einem Wärmetauscher besteht, kann den Gesamtwirkungsgrad des Prozesses in der Brennstoffzellen deutlich erhöhen.

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Hintergrund

Verdichter und Kompressoren stehen im Mittelpunkt vieler Industrieprozesse: Sie sollen Gase zuverlässig und wartungsarm komprimieren bzw. die Dichte des Gases erhöhen. Im Gegensatz zu Axialverdichtern verfügen Radialverdichter über einen Radialdiffusor, welcher beschaufelt oder unbeschaufelt ausgeführt werden kann.

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Bilder & Videos

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Lösung

Unbeschaufelte Radialdiffusoren ermöglichen einen größeren Arbeitsbereich der Maschine, da die durchströmte Querschnittsfläche größer ist. Beschaufelte Diffusoren schränken den Arbeitsbereich durch die Querschnittsverengung aufgrund der vorhandenen Schaufeln ein. Allerdings wird die Strömung im Teillastbereich durch die zusätzlichen Leitschaufeln besser geführt, wodurch höhere Wirkungsgrade erreicht werden können. Die Erfindung aus der Universität Duisburg-Essen nutzt nun einen parallelwandigen Diffusor eines Radialverdichters, der mit beweglichen Schaufeln arbeitet: Der Betriebsbereich erweitert sich, der Teillastbetrieb wird effizienter. Die Schaufeln können in einer Vertiefung in der Seitenwand versenkt werden – dort ist ein Spalt zwischen Schaufelboden und Vertiefungsboden. Wird ein vorbestimmtes Druckniveau im Diffusor erreicht, werden die Schaufeln ausgefahren, was die Strömung stabilisiert und so den Wirkungsgrad erhöht. Für die beweglichen Schaufeln sind auch Zwischenpositionen denkbar, auch das Verfahren einzelner Schaufeln, ggf. für unterschiedliche Betriebspunkte, ist möglich.

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Vorteile

• Breiter Arbeitsbereich
• Effizienzsteigerung
• Flexibler Maschinenbetrieb

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Anwendungsbereiche

Die Technologie der Universität Duisburg-Essen kann branchenübergreifend u.a, in Industrieverdichtern, Abgasturbolader oder auch in Flugantrieben zum Einsatz kommen. Die beweglichen Schaufeln ermöglichen einen breiteren Arbeitsbereich und erhöhen die Gesamteffizienz des Verdichters erheblich.

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Service

Eine Anmeldung am Deutschen Patent- und Markenamt ist erfolgt, weitere Auslandsnachanmeldungen sind im Prioritätsjahr möglich. Die Funktion der Technologie wird im Rechner simuliert, erste Labormuster sollen in 2023 erstellt werden. Im Namen der Universität Duisburg-Essen bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung und der gemeinsamen Weiterentwicklung der Technologie mit den Erfindern aus der Universität Duisburg-Essen an.