Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU forscht an Fertigungstechnologien für Brennstoffzellen-Antriebe mit dem Ziel, diese schnell und günstig für die Produktion in Großserie fit zu machen. Die IWU-Forscher konzentrieren sich dabei im ersten Schritt darauf, Bipolarplatten aus dünnen Metallfolien herzustellen. Im April will das IWU auf der Hannover Messe diese und weitere Forschungsaktivitäten zu Brennstoffzellen-Antrieben mit dem Rennwagen Silberhummel präsentieren.
Brennstoffzellen sind bei der Bereitstellung von Energie in elektrischen Antrieben eine optimale Ergänzung zu Batterien. Mit der Technologie lassen sich große Reichweiten erzielen, doch derzeit ist sich noch zu kostenintensiv. Aus diesem Grund sind in Deutschland noch wenige Fahrzeugmodelle mit dieser Antriebstechnologie verfügbar. Forscher am Fraunhofer IWU wollen diesem „Makel“ nun begegnen und arbeiten an einer kostengünstigeren Lösung: „Wir denken ganzheitlich und betrachten alle Komponenten eines Brennstoffzellen-Antriebs. Das beginnt bei der Bereitstellung des Wasserstoffs, betrifft die Auswahl der Materialien, die unmittelbar an der Stromerzeugung in Brennstoffzellen beteiligt sind, und geht bis hin zur Wärmeregulation in der Zelle selbst sowie im gesamten Fahrzeug“, erläutert Sören Scheffler, Projektleiter am Fraunhofer IWU in Chemnitz.
Brennstoffzellen: Schnelle und günstige Produktion in Großserie
In einem ersten Schritt konzentrieren sich die Forscher auf den „Stack“, der als Herz eines Brennstoffzellen-Antriebs gilt. In diesem Bauteil entsteht Strom in vielen übereinander gestapelten Zellen, die aus Bipolarplatten und Elektrolytmembranen bestehen.
„Wir erforschen, wie wir die konventionellen Grafit-Bipolarplatten durch dünne Metallfolien ersetzen können“, sagt Scheffler. Gelingt dies, könne man Stacks schnell und günstig in Großserie herstellen und die Produktivität deutlich erhöhen. Außerdem wird jede Komponente direkt bei der Herstellung kontrolliert, sodass nur zu 100 Prozent geprüfte Teile ihren Weg in die Stacks finden.
Das Fraunhofer IWU will auch die Anpassungsfähigkeit des Stacks an die Umgebung und die Fahrsituation zu verbessern. „Unsere Annahme lautet: Um Wasserstoff zu sparen, kann eine dynamische Einstellung auf die Umgebungsvariablen – auch mit KI-Unterstützung – helfen“, erklärt Scheffler. Faktoren wie Außentemperatur oder geografische Besonderheiten spielen eine Rolle bei der Nutzung von Stacks. „Bisher arbeiten Stacks in einem vorab festgelegten, starren Betriebsbereich, der diese umgebungsabhängige Optimierung nicht zulässt“, so Scheffler.
Forschung wird mit Silberhummel auf Hannover Messe präsentiert
Die Forscher präsentieren ihre Ergebnisse mit ihrem Exponat „Silberhummel“ vom 20. bis 24. April 2020 auf der Hannover Messe. Die Silberhummel basiert auf einem in den 1940er-Jahren von der Auto Union konzipierten Rennwagen. Am Fraunhofer IWU wurde das Fahrzeug jetzt nachgebaut und damit ein moderner Technologieträger geschaffen. Jetzt soll die Silberhummel einen elektrischen Antrieb bekommen, der auf der Brennstoffzellentechnologie basiert. Auf der Messe wird diese Technologie digital ins Fahrzeug projiziert. (wag)
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