Regenerativne gorivne celice so ključnega pomena za raziskovanje vesolja, saj ponujajo lahke energetske rešitve z visoko energijsko gostoto, ki lahko zanesljivo delujejo v ekstremnih okoljih in na dolgotrajnih. Njihova sposobnost učinkovitega shranjevanja in ponovnega pridobivanja energije omogoča delovanje sistemov tudi v obdobjih brez sončne svetlobe, kot je lunina noč. Z razgradnjo vode na vodik in kisik ter ponovnim združevanjem teh plinov tvorijo zaprt sistem, ki proizvaja električno energijo brez potrebe po zunanji oskrbi. S tem zmanjšajo odvisnost od sončne energije in potrebe po dragih in logistično zahtevnih oskrbovalnih poletih z Zemlje, kar bistveno zniža stroške in omogoča daljše, bolj oddaljene raziskovalne misije. Za doseganje vseh ključnih kazalnikov učinkovitosti ob sočasnem skrajšanju razvojnih ciklov in stroškov je smiselno uporabiti napredna orodja za modeliranje, ki so med drugim razvita tudi v Laboratoriji za motorje z notranjim zgorevanjem in elektromobilnost (LICeM).
Regenerativni sistemi gorivnih celic (RFCS) so obetavni za uporabo v vesoljskih aplikacijah zaradi svojih edinstvenih prednosti, kot so visoka gostota moči, visoka specifična gostota energije, majhna masa ter relativno visoka učinkovitost in dolga življenjska doba. Čeprav je bil na področju RFCS dosežen v zadnjem času velik napredek, njihova zmogljivost še vedno zaostaja za ločenim sistemom gorivne celice (FC) in elektrolizerja (EL). Za izpolnitev zahtev po večji gostoti moči, učinkovitosti in trajnosti ob hkratnem zmanjšanju razvojnih ciklov in stroškov so potrebna napredna orodja za modeliranje in simulacijo.
Ekipa LICeM s Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani se že več kot 15 let ukvarja z modeliranjem elektrokemijskih naprav. V tem času so bistveno premaknili meje fizikalno osnovanega večskalnega modeliranja in razvili inovativne modele, ki so omogočili preboj na področju simulacij prepletenih vplivnih pojavov na zmogljivost in degradacijo elektrokemijskih naprav v realnem času. Osnovani modeli so se izkazali za zelo učinkovita pri podpiranju razvoja tehnologij FC in EL tekom celotnega razvojnega procesa, kar dokazuje več kot 30 objav v revijah z visokim faktorjem vpliva, dva mednarodna patenta in sodelovanje v več kot 20 mednarodno financiranih projektih. “V okviru projekta De-risk Advanced simulation models to boost performance of Regenerative Fuel Cell Systems bodo ti napredni modeli razširjeni na modeliranje RFCS, s čimer bo zagotovljena dvosmerna skladnost med nižjimi in višjimi skalami ter različnimi področji RFCS, zaradi česar bodo nepogrešljivi v zgodnjih fazah razvoja RFCS. Novo razviti modeli bodo pospešili eksperimentalno podprte raziskave in razvoj RFCS, saj bodo premostili vrzel od materialne ravni do ravni naprave in pomembno prispevali k pripravi kritičnih komponent v okviru tekočih razvojnih projektov RFCS,” razlaga vodja projekta doc. dr. Andraž Kravos. Poleg tega bodo računsko optimizirani modeli omogočali tudi nemoten prenos iz zgodnjih razvojnih faz v preverjanje in testiranje kar zagotavlja robustno in zanesljivo potrditev razvitih postopkov. Modeli, razviti v okviru projekta De-risk Advanced simulation models to boost performance of Regenerative Fuel Cell Systems, bodo torej ključni za napredek tehnologij RFCS, saj bodo zagotavljali podporo pri načrtovanju, razvoju in optimizaciji RFCS v vesoljskih aplikacijah.