Deutsch-Kanadische Brennstoffzellenkooperation

Der Brennstoffzellenantrieb ist für viele Automobilhersteller mittlerweile einer der aussichtsreichsten Antriebskonzepte für die Zukunft. Hohe Material- und Herstellungskosten, beispielsweise für das Platin im Katalysator, verhindern bisher eine breite Markteinführung. Eine Deutsch-Kanadische Forschungskooperation entwickelt neue Katalysatorsysteme, Elektroden und Membranelektrodeneinheiten, die mit nur wenig Platin auskommen.

Volkswagen Golf Brennstoffzellenfahrzeug (<p>Volkswagen Aktiengesellschaft</p>)
Um marktfähig zu sein, muss ein Brennstoffzellenantrieb von den Kosten und der Dauerbeständigkeit her langfristig mit dem Verbrennungsmotor konkurrieren können.
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Volkswagen Aktiengesellschaft


Brennstoffzellen wandeln unter Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff chemische Energie in elektrische Energie um. Die Technologie ist nicht nur effizient sondern auch sauber, denn als Resultat entsteht nur Wasser. Anwendungsgebiete sind beispielsweise Brennstoffzellenfahrzeuge oder Akkuladegeräte. Brennstoffzellen werden aber auch in U-Booten oder in Raumschiffen eingesetzt.

Die meisten Automobilhersteller weltweit sehen den Brennstoffzellenantrieb mittlerweile als einen der aussichtsreichsten zukünftigen Antriebskonzepte. Insbesondere für die Langstrecke gibt es aktuell kaum Alternativen. Unter der Voraussetzung, dass eine auf regenerativ gewonnenem Wasserstoff basierende Infrastruktur realisiert wird, bieten Brennstoffzellenfahrzeuge gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor einen höheren Wirkungsgrad, keine schädlichen Emissionen und eine deutlich geringere Geräuschbelastung.

Um marktfähig zu sein, muss ein Brennstoffzellenantrieb von den Kosten und der Dauerbeständigkeit her langfristig mit dem Verbrennungsmotor konkurrieren können. Kostenabschätzungen für einen zukünftigen Brennstoffzellenantrieb zeigen, dass unter Annahme serienrelevanter Stückzahlen, die Kosten des Brennstoffzellenstapels maßgeblich durch deren Edelmetall- bzw. Platingehalt bestimmt werden. Platin kommt bei einer PEM-Brennstoffzelle unter anderem in dem edelmetallhaltigen Katalysator vor. Ohne das Platin würde die Brennstoffzelle aber nicht funktionieren. Platinfreie Katalysatoren zeigen häufig nicht die gewünschte Leistung und Stabilität, was sie, wenn sich ihre Leistung nicht deutlich verbessert, irrelevant für die Automobilindustrie macht.

Im Forschungsprojekt „Deutsch-Kanadische Brennstoffzellenkooperation: Diagnose und Entwicklung von Komponenten für automobile Brennstoffzellen“ (DEKADE) unter Koordination des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickeln  Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit Anfang 2017 neuartige Katalysatorsysteme, Elektroden und Membranelektrodeneinheiten, die mit nur wenig Platin auskommen. Auch entwickeln sie ein Modell zur Beschreibung der Membranelektrodeneinheit.

Ziel ist, Membranelektrodeneinheiten zu entwickeln, die kostengünstiger und einfacher herzustellen sind, gleichzeitig die geforderten Leistungseigenschaften und Alterungsbeständigkeit aufweisen. Als Partner sind ebenfalls der Komponentenhersteller von PEM-Brennstoffzellen Greenerity, das Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg und die Volkswagen AG beteiligt.

Daneben ist geplant, die Kooperation mit kanadischen Forschungsinstituten weiterzuführen. Hintergrund dafür ist die weltweite Spitzenstellung der kanadischen Brennstoffzellen-Forschung sowie die Führungsrolle der kanadischen Brennstoffzellen-Unternehmen. Das Forschungsprojekt baut auf den Analysen zu leistungsbestimmenden Effekten der PEM-Brennstoffzelle auf, die seit 2009 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden.

Zuletzt geändert: 18.10.2017