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. Wasserstofftechnologien können 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.

Herstellen, speichern und nutzen – Wasserstoffproduktion für nachhaltige Energie

Die Produktion ist ein wichtiger Befähiger der Energiewende: Erst, wenn es gelingt, die Herstellungsprozesse für die Komponenten und Systeme in großen Stückzahlen herzustellen, wird sich Wasserstoff als erneuerbarer Energielieferant für Gesellschaft und Industrie vollständig beweisen können. Das Fraunhofer IPT arbeitet gemeinsam mit seinen Partnern mit Hochdruck daran, Prozesse, Systeme und Anlagen bereitzustellen und in Betrieb zu nehmen.

Druckbehälter aus faserverstärkten Kunststoffen

In automatisierten Systemen und Prozessen fertigen und recyceln wir Wasserstoff-Druckbehälter aus faserverstärkten Kunststoffen.

Serientaugliche Fertigungsprozesse für Brennstoffzellen

Wir automatisieren die Fertigung und schaffen ganzheitliche Konzepte für die Großserienherstellung von Brennstoffzellen.

Elektrolyseure für grünen Wasserstoff

Unser Ziel sind großserientaugliche und skalierbare Fertigungsprozesse, um nachhaltig und kostengünstig Elektrolyse-Komponenten zu fertigen.

Herstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen

Datenschutz und Datenverarbeitung

Wir setzen zum Einbinden von Videos den Anbieter YouTube ein. Wie die meisten Websites verwendet YouTube Cookies, um Informationen über die Besucher ihrer Internetseite zu sammeln. Wenn Sie das Video starten, könnte dies Datenverarbeitungsvorgänge auslösen. Darauf haben wir keinen Einfluss. Weitere Informationen über Datenschutz bei YouTube finden Sie in deren Datenschutzerklärung unter: https://policies.google.com/privacy

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 für die Wasserstofftechnologie decken zu können. Das Fraunhofer IPT arbeitet an Technologien, die ein Upscaling für die Hochvolumenproduktion ermöglichen.

Anwendungsfelder für Wasserstofftechnologien

 

Automobilindustrie

Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung sind die drei wichtigsten Treiber der Mobilitätswende. Die Katalysatoren für diese Entwicklungen sind globale Trends wie die Urbanisierung, Ressourcenknappheit, klimapolitische Vorgaben und die Energiewende.

 

Luftfahrt

Die Entwicklung optimaler Produktionsprozesse für die Luftfahrt erfordert ein umfassendes Verständnis für das Bauteil im Betrieb und ein breites Spektrum an Fertigungstechnologien für die ideale Fertigungskette.

 

Energie

Die Energie- und Mobilitätswende wird sich auf alle Industriezweige auswirken – nicht nur auf die Automobilindustrie und weitere Anwendungsfelder der E-Mobilität, sondern auch auf die Gebäudetechnik oder Consumerprodukte.