Wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-Fahrzeuge bieten ein enormes Potenzial. Um deutsche Brennstoffzellen-Technologie in großen Stückzahlen in den Markt zu bringen, entwickelt das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) automatisierte Fertigungs- und Qualitätssicherungsverfahren für Brennstoffzellen-Stacks.
Für das Forschungsprojekt «HyFaB» wird für die Brennstoffzellen-Forschung neue Infrastruktur mit einem neu zu errichtenden Gebäude mit 3600 Quadratmetern am ZSW Standort Ulm errichtet. «Mit HyFaB entsteht eine offene, flexible Forschungsplattform zur Herstellung von Hochleistungsbrennstoffzellen», sagt Ludwig Jörissen, kommissarischer Leiter der Brennstoffzellen-Forschung am ZSW. «Die Möglichkeiten gehen von der Qualifikation von Materialien, Komponenten und Brennstoffzellen-Stacks über automatisierte Fertigungsprozesse bis zu den Test- und Qualitätssicherungsverfahren, wie sie zur automobilen Großserienproduktion mit einem Volumen von 200.000 Fahrzeugen gefordert sind. Und nicht zuletzt werden Konzepte zur Aus- und Weiterbildung von Fachpersonal entwickelt.»
Modular und branchenübergreifend
Hochleistungsbrennstoffzellen-Stacks sind komplexe Konstruktionen. Sie bestehen aus hunderten von Einzelzellen, mit Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) mit 10 Mikrometer dünnen Membranen. Diese müssen mit Bipolarplatten mit knapp 1 Millimeter Bauhöhe und filigranen Gasverteilerstrukturen plus den Gasdiffusionslagen aus porösem Kohlefaservlies aufeinander abgestimmt, geprüft und mit höchster Präzision zu einem Stapel – dem sogenannten Brennstoffzellen-Stack – zusammengefügt werden.
Der Schwerpunkt der Arbeiten der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am ZSW liegt auf der Entwicklung von Einzelprozessen zur Qualifizierung, Handhabung, Herstellung und Qualitätssicherung von Materialien, Komponenten und Brennstoffzellen-Stacks. HyFaB bietet Unternehmen Orientierung beim Einstieg in die Brennstoffzellentechnologie sowie bei der zügigen Umsetzung von Produkten.
Mit HyFaB erforscht das ZSW mit führenden Partnern aus der Komponenten- und Zulieferindustrie die Voraussetzungen für eine Serienproduktion von Brennstoffzellen-Stacks. Die Aktivitäten dienen dazu, eine Großserienproduktion von Brennstoffzellen in Baden-Württemberg zu etablieren.
Wasserstoff statt Diesel
Elektromobilität mit Wasserstoff und Brennstoffzellen bietet lautloses und vor Ort emissionsfreies Fahren mit großen Reichweiten und schneller Betankung. Kommerzielle, serienreife Modelle (Pkw und Lkw) bieten in Deutschland derzeit Toyota seit 2014 und Hyundai seit 2013 an. In der Schweiz sollen 1600 Schwerlast-Lkw von Hyundai Hydrogen Mobility (HHM) bis 2025 unterwegs sein. Darüber hinaus sind an mehreren Orten Busse sowie erste Nahverkehrszüge im Linienverkehr mit Wasserstoff unterwegs.
