Nachhaltige Mobilität und Energie durch Wasserstofftechnologien

Wasserstoff gilt als einer der vielversprechendsten Energieträger für eine klimafreundliche und zugleich wettbewerbsfähige Industrie. Er kann vor allem dort eine wichtige Rolle spielen, wo eine Speicherung elektrischer Energie in Batteriespeichern an technische oder wirtschaftliche Grenzen stößt, beispielsweise im Schwerlastverkehr, in der Luft- und Schifffahrt oder in energieintensiven Industrieprozessen. Damit Wasserstofftechnologien jedoch zuverlässig eingesetzt werden können, müssen die benötigten Systeme zur Nutzung des Wasserstoffs mit leistungsfähigen und vor allem wirtschaftlichen Produktionsverfahren hergestellt werden. Hier setzt das Projekt Brennstoffzelle.NRW (kurz BZ.NRW) an.

Produktionsplattform für die industrielle Fertigung von Brennstoffzellen

Im Projekt BZ.NRW errichten die Konsortialpartner eine moderne Produktionsplattform, mit der sich funktionale PEM-Brennstoffzellen-Stacks mit ihren zwei Hauptkomponenten, der metallischen Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Einheit, unter realitätsnahen Bedingungen fertigen lassen. Die Plattform kombiniert dabei die physischen Produktionsmaschinen und -prozesse mit einer übergreifenden Digitalisierungslösung.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln dafür die neuen Fertigungsprozesse und setzen diese in einer automatisierten Produktionskette ein. Die Produktionsplattform bietet Unternehmen und Forschungseinrichtungen die Möglichkeit, neue Technologien, Materialien und Fertigungsprozesse sowie deren Digitalisierung unter realitätsnahen Bedingungen zu entwickeln, zu erproben und zu validieren. Gleichzeitig unterstützt sie Unternehmen dabei, die neuen Technologien schneller in die industrielle Anwendung zu überführen und den Übergang von der Entwicklung zur großskaligen Serienfertigung effizient und erfolgreich zu gestalten.

Im Fokus: Bipolarplatte, Membran-Elektroden-Einheit und Stack-Montage

Drei Fertigungsprozesse stehen im Zentrum der Arbeiten von BZ.NRW:

• Die Projektpartner entwickeln und optimieren die Fertigung metallischer Bipolarplatten, die als eine der beiden Hauptkomponenten die Leistung und Effizienz des Brennstoffzellen-Stacks bestimmen.
• Gleichzeitig verbessern sie die Herstellung der Membran-Elektroden-Einheit (MEA), in der die Umwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie stattfindet.
• Darüber hinaus automatisieren und verbessern sie den Stackingprozess der Komponenten, bei dem die Einzelkomponenten zu einem leistungsfähigen Brennstoffzellen-Stack zusammengefügt werden.

Durch die Kombination dieser drei Fertigungsprozesse bildet eine gesamte Prozesskette ab – von der einzelnen Komponente bis hin zum funktionalen Stack.

Digitalisierung als Schlüssel zur industriellen Skalierung

Bei der Weiterentwicklung der Fertigungsprozesse setzt BZ.NRW konsequent auf digitale Technologien:

Entlang der gesamten Produktionskette erfassen, verknüpfen und analysieren die Projektpartner reale Produkt- und Produktionsdaten. Dadurch lassen sich wertvolle Erkenntnisse über Qualität, Effizienz und Optimierungspotenziale in der Fertigung gewinnen. Die Fertigungsdaten unterstützen Unternehmen dabei, Produktionsprozesse weiterzuentwickeln, neue Technologien zu validieren und fundierte Entscheidungen zu treffen. Gleichzeitig entwickeln sie digitale Werkzeuge, die Unternehmen dabei unterstützen, auf einer soliden Datenbasis Entscheidungen zu treffen und neue Geschäftsmodelle entlang der Wertschöpfungskette zu erschließen.

Unser Angebot an Forschung- und Industrie

Die Industrialisierung von Wasserstofftechnologien erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen, Anlagenbauern, Materialherstellern und Anwendern. Viele Unternehmen verfügen bereits über vielversprechende Technologien, aber nur über begrenzte Möglichkeiten, diese unter realen Produktionsbedingungen zu testen und weiterzuentwickeln. Zu diesem Zweck schafft das Projekt BZ.NRW eine offene und neutrale Entwicklungsumgebung: Unternehmen können neue Produkte und Produktionsverfahren gemeinsam mit Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette erproben, bewerten und optimieren.

BZ.NRW lädt Unternehmen und Forschungseinrichtungen ein, die Produktionsplattform aktiv zu nutzen, eigene Fragen einzubringen und gemeinsam eine leistungsfähige Brennstoffzellenfertigung in Deutschland und Europa auszubauen.

Projektkonsortium

• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination)
• Forschungszentrum Jülich
• Carl Krafft & Söhne GmbH & Co. KG
• JHT Jakobs-Houben Technologie GmbH
• KCS Europe GmbH
• Manufacturing Technology Institute (MTI) der RWTH Aachen
• MT Analytics GmbH
• Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen

Förderung

Das Projekt »BZ.NRW« wird vom Bundesministerium für Verkehr (BMV) im Rahmen der Förderprogramms »Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP II)« gefördert.

Förderkennzeichen: 13N17458

Projektträger:

Projektträger Jülich (PTJ), Koordiniert von der NOW GmbH