Industrielle Massenproduktion von Wasserstoffsystemen

Pressemitteilung Fraunhofer ENAS vom 13. April 2023

Elektrolyseure wandeln elektrische in chemische Energie – diese speichert Strom in Form von Wasserstoff. Brennstoffzellen werden für die Rückwandlung in Strom eingesetzt. Beide Wasserstoffsysteme benötigen Bipolarplatten, die die Wandlungskomponenten MEA (Membran-Elektroden-Einheit, in Brennstoffzellensystemen) und CCM (Catalyst Coated Membrane, in Elektrolyseuren) umschließen; solche Einheiten werden Zellen genannt. In Elektrolyseuren und Brennstoffzellen bilden mehrere gestapelte und in Serie geschaltete Zellen einen Stack. Für den Stack steht nun ein neuer Designbaukasten zur Verfügung, aus dem maßgeschneiderte Zelldesigns abgeleitet werden können. Vom 17. bis 21. April 2023 präsentieren die drei Fraunhofer-Institute IWU, ENAS und IPT auf der Hannover Messe ihre neuesten Forschungsergebnisse aus der Referenzfabrik.H2 zur Fertigung von Stacks.

Auf der Hannover Messe 2022 vorgestellt und prämiert, nimmt die Referenzfabrik.H2 weiter Fahrt auf. Ihre Mission: die Produktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen fit für die industrielle Serienfertigung machen. Wesentliches Element ist der Aufbau eines Technologiebaukastens mit verschiedenen Verfahrensvarianten, die für die Herstellung von Wasserstoffsystem-Komponenten eigens geschaffen oder optimiert wurden.

Neu im Technologiebaukasten und »Star« des gemeinsamen Messeauftritts ist ein Stack, der beispielhaft ein neuartiges, aus dem Designbaukasten abgeleitetes Zelldesign umsetzt. In diesem Stack sind die bisherigen Forschungsergebnisse der drei Fraunhofer-Institute aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Wasserstoffleitprojekt H2GIGA (Verbundprojekt FRHY) gebündelt.

Ein aktueller Forschungsschwerpunkt in der Referenzfabrik.H2 sind effiziente, hochratenfähige Prozesse zur Herstellung von Bipolarplatten. In der neu entwickelten Walztechnologie beispielsweise wird die Struktur der Bipolarplatte durch ein Walzenpaar geprägt. Hauptvorteil dieses Verfahrens ist die hohe Prozessgeschwindigkeit, die zu einer substanziellen Steigerung der Stückzahlausbringung, Skaleneffekten und schließlich zu einer deutlichen Reduktion der Kosten führt.

Zur Herstellung einer Bipolarplatte können auch verschiedene Verfahren miteinander kombiniert werden. Wenn eine besonders hohe Präzision der Prägung erzielt werden muss, ist ein getakteter Umformpress sinnvoll. Der hybride Umformprozess kombiniert die Vorteile beider Verfahren, wobei die Maschinentechnik flexibel an die erforderlichen Geometrien und Fertigungstoleranzen angepasst werden kann, sodass sich wirtschaftliche Vorteile für Lieferanten ergeben.

Vollständige Pressemitteilung vom Fraunhofer ENAS