Wissenschaft und Industrie treiben die industrielle Produktion von Brennstoffzellen für Fahrzeuge weiter voran. Wie aus einer Mitteilung hervorgeht, entsteht am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm die Forschungsfabrik für Wasserstoff und Brennstoffzellen (HyFaB). In ihr entwickeln Fachleute die notwendigen Voraussetzungen und Prozesse für die Großserienproduktion, heißt es.
In Zusammenarbeit mit EKPO Fuel Cell Technologies (EKPO) realisiert das ZSW demnach aktuell einen Brennstoffzellenstack als herstellerunabhängige Entwicklungsplattform. Größe, Design und Leistungsdichte werden den heute im Automobilbereich eingesetzten Brennstoffzellensystemen entsprechen. Seine Komponenten sollen ab Mitte 2022 für Forschungsprojekte und für Unternehmen verfügbar sein.
„Brennstoffzellen standen schon vor zwanzig Jahren kurz vor der Markteinführung. Sie sind damals jedoch primär an der Verfügbarkeit von Wasserstoff gescheitert. Das ändert sich jetzt mit dem European Green Deal und der Deutschen Wasserstoffstrategie grundlegend„, sagt Professor Dr. Markus Hölzle, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien in Ulm. „Nun muss auch die Brennstoffzelle schnell industrialisiert werden, damit sie in großen Stückzahlen bei geringen Kosten im Markt verfügbar wird.“
Genau das sei das Ziel des neuen ZSW-Projekts im Rahmen von HyFaB. Mit dem „generischen Brennstoffzellenstack“ entstehe eine Art Universalwerkzeug für die technologische Weiterentwicklung. Zusätzlich können man mittelständischen Unternehmen dann auch Komponenten oder ganze Brennstoffzellen für ihre eigene Produktentwicklung in die Hand geben.
Die Entwickler von kommerziellen Brennstoffzellen-Systemen legen ihre Betriebsdaten oder Materialzusammensetzungen in der Regel nicht offen und stellen auch keine Komponenten zur Verfügung. Dies erschwere jedoch den Markteintritt für die meist mittelständischen Zulieferer, heißt es. Mit dem ZSW-Projekt werde dieser Engpass behoben, da Betriebsdaten und Komponenten für alle Interessenten verfügbar sein sollen.
Das Stack-Konzept ist nach Angaben von ZSW bis zu einer maximalen Leistung von 150 kW ausgelegt. Hierfür bedarf es 500 Einzelzellen mit jeweils zwei Bipolarplatten aus Metall. Letztere könnten in hohen Stückzahlen bei geringen Taktzeiten hergestellt werden. Herausfordernd seien allerdings die dünnen Wandstärken von nur einem Zehntel Millimeter bei einer Länge von über 40 Zentimetern pro Platte.
Die Bipolarplatten sind entscheidende Bauteile einer Brennstoffzelle: Auf den beiden Außenseiten, Kathode und Anode, sorgen sie für die gleichmäßige Verteilung von Wasserstoff und Luftsauerstoff. Parallel wird über die Innenseite der Platten das Kühlwasser geleitet. Dies erfolgt über äußerst filigrane Kanal- und Steggeometrien sowie ein Verteiler- und Dichtungskonzept. Diese Strukturen werden mittels numerischer Strömungsmechanik (CFD) simuliert und optimiert.
Quelle: ZSW – Pressemitteilung vom 27. August 2021
