Die offene Entwicklungsplattform "Hyfab" für die industrielle Produktion von herstellerunabhängigen Brennstoffzellen für Fahrzeuge soll ab 2022 Komponenten liefern.

 

Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm arbeitet die Forschungsfabrik für Wasserstoff und Brennstoffzellen (Hyfab). In ihr entwickeln Fachleute die notwendigen Voraussetzungen und Prozesse für die Großserienproduktion von Brennstoffzellen in Zusammenarbeit mit dem Joint Venture EKPO Fuel Cell Technologies (EKPO). Ziel ist ein generischer Brennstoffzellenstack als vorwettbewerbliche und herstellerunabhängige Entwicklungsplattform.

Größe, Design und Leistungsdichte werden den heute im Automobilbereich eingesetzten Brennstoffzellensystemen entsprechen. Die Komponenten des Stacks sollen ab Mitte 2022 für Forschungsprojekte und Unternehmen verfügbar sein. "Brennstoffzellen standen schon vor zwanzig Jahren kurz vor der Markteinführung", sagt Prof. Markus Hölzle, ZSW-Vorstand. Sie seien damals jedoch primär an der mangelnden Verfügbarkeit von Wasserstoff gescheitert. "Das ändert sich jetzt mit dem European Green Deal und der Deutschen Wasserstoffstrategie grundlegend", so Hölzle.

Nun müsse die Brennstoffzelle schnell industrialisiert werden, damit sie in großen Stückzahlen bei geringen Kosten im Markt verfügbar wird. "Mit dem 'generischen Brennstoffzellenstack' von Hyfab entsteht eine Art Universalwerkzeug für die technologische Weiterentwicklung der Brennstoffzelle", erläuterte Hölzle. Zusätzlich könnten mittelständische Unternehmen dann auch Komponenten oder ganze Brennstoffzellen für ihre eigene Produktentwicklung in die Hand bekommen.

Vorwettbewerbliches Angebot an die Wirtschaft

Die Entwickler von kommerziellen Brennstoffzellensystemen legen ihre Betriebsdaten oder Materialzusammensetzungen in der Regel nicht offen und stellen auch keine Brennstoffzellenkomponenten zur Verfügung. Dies erschwere jedoch den Markteintritt für die meist mittelständischen Zulieferer. Mit dem generischen Brennstoffzellenstack von Hyfab werde dieser Engpass behoben, da Betriebsdaten und Komponenten für alle Interessenten verfügbar sein werden.

Das Stack-Konzept ist bis zu einer maximalen Leistung von 150 kW ausgelegt. Hierfür bedarf es 500 Einzelzellen mit jeweils zwei Bipolarplatten aus Metall, um den Stack aufzubauen. Der Vorteil von metallischen Bipolarplatten liegt darin, dass sie mit umformenden Produktionsverfahren herstellbar sind und dadurch hohe Stückzahlen bei geringen Taktzeiten ermöglichen. Produktionstechnisch herausfordernd seien allerdings die dünnen Wandstärken von nur einem Zehntel Millimeter bei einer Länge von über 40 Zentimetern pro Platte.

Millionenförderung von Bund und Land

Die filigranen Kanal- und Steggeometrien sowie das Verteiler- und Dichtungskonzept werden mittels numerischer Strömungsmechanik simuliert und optimiert. "Die Teilnahme in diesem Leuchtturmprojekt, der enge Kontakt zu institutioneller Forschung mit dem ZSW und das damit gewonnene Wissen zu Serienproduktionsprozessen bietet einen echten Mehrwert für uns", sagte EKPO-CCO Julien Etienne.

Das Vorhaben wird aus Mitteln des Strategiedialogs Automobilwirtschaft Baden-Württemberg über das Energieministerium des Landes mit 10 Mio. Euro gefördert. Hinzu kommen 30 Mio. Euro vom Bundesverkehrsministerium.