Wasserstofftechnologien: Elektrolyseure, Brennstoffzellen und Speicher für nachhaltige Energie und Mobilität

Wasserstoff ist ein sauberer und erneuerbarer Energiespeicher: Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff wird nur Wasser erzeugt und es entstehen keine schädlichen Emissionen, wie bei der Verbrennung von fossilen Rohstoffen. Wasserstoff kann also dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und eine nachhaltige Energieversorgung bereitzustellen. Dazu notwendige Komponenten sind Brennstoffzellen und Elektrolyseure.

Damit der wachsende Bedarf am Markt rasch gedeckt werden kann, unterstützen wir mit unserer Forschung die Automobil-, Luftfahrt- und Energiebranche dabei, die bestehenden Hürden für einen breit gefächerten Einsatz der Wasserstofftechnologien zu meistern:  

Fertigungskosten und Stückpreise senken

Elektrolyseure und Brennstoffzellen und damit die Wasserstoffproduktion und Nutzung sind im Vergleich zu Verbrennungsmotoren und fossilen Brennstoffen noch zu teuer. Gelingt es, die Fertigungsprozesse der Komponenten zu automatisieren und in eine Serienfertigung zu überführen, können die Stückpreise der Brennstoffzellen und Elektrolyseure gesenkt und darüber hinaus ein steigender Bedarf gestillt werden.

Transport und Lagerung sicher gestalten

Auch die erforderliche Infrastruktur für den Transport und die Lagerung von Wasserstoff ist noch nicht flächendeckend vorhanden. Darüber hinaus birgt Wasserstoff ein hohes Explosionsrisiko – eine Herausforderung für die sichere Handhabung und Lagerung. Hier setzen wir mit Wasserstoffdrucktanks aus Faserverbundkunststoffen an, die trotz des geringen Eigengewichts enormem Druck standhalten und korrosionsbeständig sind.

Produktionstechnik für effiziente Energieumwandlung entwickeln

Die Effizienz von Wasserstofftechnologien ist im Vergleich zu anderen Energiequellen noch zu niedrig, um sie kostendeckend und wirtschaftlich überall einsetzen zu können. Daher entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Forschung Komponenten und die Verfahren zu ihrer Herstellung mit Hochdruck weiter. Die immer neuen produktionstechnischen Fragestellungen, die sich daraus hinsichtlich neuer Materialen und einer präzisen Fertigung ergeben, beantworten wir mit Prozessverständnis und unseren Kenntnissen im Sondermaschinenbau.

Sicherheitsstandards durch lückenlose Dokumentation der Fertigungsprozesse gewährleisten

Besonders in der Luftfahrt unterliegen alle Komponenten ausgesprochen hohen Sicherheitsstandards. Eine lückenlose Dokumentation der Fertigung können wir durch den Einsatz digitaler Zwillinge erreichen.

Mit Fertigungsdaten Nachhaltigkeit und Qualität verbessern

Um Wasserstoff zu einer nachhaltigen und dennoch wirtschaftlichen Alternative für das Transportwesen und die Energieversorgung weiterzuentwickeln, setzen wir auf die Digitalisierung der Produktion. Indem wir Fertigungsschritte simulieren, Prozessdaten speichern und auswerten, optimieren wir die Produktion und können so den Materialeinsatz verringern, Ausschuss minimieren und die Qualität der Produkte verbessern.

Brennstoffzellen setzen sich aus einer Vielzahl an Einzelzellen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Die dafür benötigten Bipolarplatten müssen in hoher Stückzahl produziert werden, um die exponentiell wachsende Nachfrage in den kommenden Jahren decken zu können. Das Fraunhofer IPT arbeitet an Technologien, die ein Upscaling für die Hochvolumenproduktion ermöglichen.