Energiewende im Motor

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Neue Hochleistungs-Brennstoffzelle für Fahrzeugantriebe

(ZSW) Brennstoffzellen für Fahrzeugantriebe können die Energiewende vorantreiben. Sie sind effizienter als herkömmliche Verbrennungsmotoren und in der Lage, Kraftstoff aus erneuerbaren Energien zu nutzen. Auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April stellt das Forschungsinstitut ZSW jetzt eine neu entwickelte Hochleistungsbrennstoffzelle mit einer Leistungsdichte von 3.500 Watt pro Liter für die automobile Anwendung vor. Die Brennstoffzelle wurde im Entwicklungs- und Testzentrum des Institutes in Ulm entwickelt. Das Dienstleistungszentrum wendet sich an die Automobil- und Zulieferindustrie und soll die Industrialisierung der Technik in Deutschland voranbringen. Neben der Brennstoffzellentechnik werden am Stand D50 in Halle 27 Batterien für Elektroautos und stationäre Speicher vorgestellt.

Leistungsdichte und Dynamik

„Bei Brennstoffzellen für die Fahrzeuganwendung spielen Leistungsdichte und Dynamik eine entscheidende Rolle“, sagt ZSW-Vorstand Professor Werner Tillmetz. „Diese waren Ausgangspunkt für unsere neue Entwicklung.“ Durch intelligente Optimierung von Bipolar-Platten und Dichtungstechnik mit fortschrittlichen Elektroden konnte ein Brennstoffzellen-Stack mit einer Leistungsdichte von mehr als 3.500 W/l aufbaugebaut werden, der den Betriebsbedingungen der Automobilindustrie hinsichtlich Temperatur, Druck und Stöchiometrie entspricht.

Damit auch geprüft werden kann, ob die Entwicklung unter realen Bedingungen funktioniert, hat das ZSW die Brennstoffzelle im eigenen Haus getestet. Im europaweit größten Brennstoffzellen-Testzentrum stehen mehr als zwanzig Brennstoffzellen-Testplätze mit einem Leistungsbereich von 100 Watt bis 100 Kilowatt zur Verfügung. Damit können alle Klassen von Brennstoffzellen im vollautomatischen Rund-um-die-Uhr-Betrieb getestet werden – von portablen über stationäre bis zu Automotive-Brennstoffzellen-Stacks und Systemen.

Ein Systemtest für die stationäre Anwendung endete 2011 erfolgreich nach einer Rekordzeit von mehr als 20.000 Stunden Lebensdauer. Auf einer neu angeschafften 100 kW-Automotive-Testplattform können Betriebsparameter nicht nur am Brennstoffzellen-Stack, sondern auch an den Systemkomponenten unter realitätsnahen Bedingungen untersucht werden.

Eine Million Elektrofahrzeuge

Deutschland will eine umweltfreundliche und zukunftsfähige Mobilität etablieren und damit zum Leitmarkt der Elektromobilität werden. Bereits 2020 soll es eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland geben. Dafür setzt die Automobilindustrie auf unterschiedliche Elektrifizierungsstrategien. Für lange Strecken oder in großen, schweren Fahrzeugen sind die emissionsfreien Brennstoffzellen ideal. Heute fahren zwar weltweit schon viele Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf den Straßen, aber noch besteht großer Entwicklungsbedarf hinsichtlich Kosten, Lebensdauer oder Leistungsdichte.

Das ZSW gehört zu den führenden angewandten Forschungsinstituten auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. Am Standort Ulm betreibt das Institut das europaweit größte Entwicklungs- und Testzentrum für Hochleistungsbatterien und Brennstoffzellen. Seit 20 Jahren entwickeln die ZSW-Forscher mit Mittelstand und Industrie mobile und stationäre Systeme. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit über 200 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt.

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    Hochleistungsbrennstoffzelle mit 3.500 W/l Leistungsdichte für die automobile Anwendung (Foto: ZSW)

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