MANN+HUMMEL gewinnt f-cell award 2013

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Preisgekrönt: der Kathodenluftfilter für Brennstoffzellen

MANN+HUMMEL gewinnt den diesjährigen f-cell award in der Kategorie „Classic“ für den neu entwickelten Kathodenluftfilter. Dr. Michael Harenbrock, Leitung Vorentwicklung E-Mobility und Brennstoffzellen, Cedric Dackam, Leitung Vorentwicklung, Andreas Scope, Leitung Forschung & Entwicklung Innenraumfilter, und Ina Unger, Entwicklung Innenraumfilter Non-Automotive, nahmen am gestrigen Abend den Preis für das Projektteam in den Stuttgarter Wagenhallen entgegen.

MANN+HUMMEL Vorentwicklungsleiter Dackam kann mit Stolz auf eine gelungene Entwicklungsphase zurückblicken: „Wir freuen uns sehr, dass die Juroren mit ihrer Entscheidung unser großes Engagement auf dem Weg in eine schadstoffärmere Zukunft würdigen.“

Ausgeschrieben wird der f-cell award vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und der Wirtschaftsförderung Region Stuttgart GmbH bereits zum zwölften Mal. Der vom Land Baden-Württemberg gestiftete Innovationspreis prämiert anwendungsnahe Entwicklungen rund um die Brennstoffzelle mit dem Ziel, herausragende Entwicklungen in einem der interessantesten Technologiefelder des Jahrhunderts zu würdigen und weitere Innovationen zu stimulieren. „Innovationsgrad, Marktpotenzial und Nutzen für Umwelt und Gesellschaft waren im vorgestellten Projekt von MANN+HUMMEL am höchsten“ heißt es in der Begründung der Jury zum Kathodenluftfilter, der sich unter 16 Projekten durchsetzte.

Obwohl der Großteil der MANN+HUMMEL-Produkte wie Filtersysteme und Komponenten in Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren bzw. Stationär-Anwendungen geht, befasst sich das Unternehmen mit Brennstoffzellentechnologie – zwei Strategien, die sich nicht ausschließen müssen. Der Experte Harenbrock erläutert die Konzepte:„ Wir betonen immer wieder: Wir brauchen Lösungen für emissionsfreie Fahrzeuge in unserem Portfolio. Dies hilft unseren Kunden dabei, die langfristigen gesetzlichen Vorgaben für den CO2-Ausstoß von Neufahrzeugen zu erreichen.“ Auf der Internationalen Automobil Ausstellung (IAA) in Frankfurt, die vor zwei Wochen zu Ende ging, wurde in zahlreichen Veranstaltungen betont, welche wichtige Rolle die Automobilzulieferunternehmen in der Entwicklung alternativer Antriebskonzepte spielen.

MANN+HUMMEL sucht gezielt nach Möglichkeiten, seine Kompetenz in Filtration und Separation auf alternative Antriebe zu übertragen. Resultate sind beispielsweise der Ionentauscher-Filter und der preisgekrönte Kathodenluftfilter für flüssigkeitsgekühlte Brennstoffzellen. Auch im Bereich Industriefahrzeuge kann ein solcher Filter eingesetzt werden.

MANN+HUMMEL nutzt die langjährige Erfahrung in der Kombination von hocheffizienter Partikelabscheidung und leistungsfähiger Gasadsorption in kompakten Bauformen. Im Vergleich zu Kfz-Innenraumfiltern kommt es beim Kathodenluftfilter auf andere Zielgase an, nämlich die speziell membranschädigenden Substanzen, und es werden deutlich niedrigere Reingaskonzentrationen über eine lange Betriebszeit gefordert. Das neue Design des Kathodenluftfilters realisiert dies durch den Einsatz speziell selektiver Adsorbentien und die kompakte Mehrlagenanordnung zur Erreichung langer Kontaktzeiten zwischen Gasmolekülen und Adsorbentien.

Um auch einen kommerziellen Erfolg der Brennstoffzellensysteme zu erzielen, sind mehrere Faktoren relevant. „Wir müssen Brennstoffzellensysteme entwickeln und anbieten, die neben allen technologischen Vorteilen mittel- und langfristig auch ohne finanzielle Unterstützung für den Normalverbraucher erschwinglich sind. Dies bedeutet, dass alle Systemkomponenten optimal aufeinander abgestimmt sein müssen“, erläutert Harenbrock. Ferner muss seiner Meinung nach über Produktstandardisierung und somit Volumenbündelung und Stückkostenreduzierung den noch geringen Stückzahlen pro Anwendung entgegengewirkt werden. Durch innovative Produktkonzepte in der Brennstoffperipherie ergäben sich Chancen zum kostensenkenden Re-Design. Hierzu ist eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit entlang der Lieferkette unerlässlich.

Technische Erläuterungen zum Gewinner-Produkt Kathodenluftfilter

Die Niedertemperatur-Protonenaustauschmembran (LT-PEM)-Brennstoffzelle hat in den letzten Jahren die technische Marktreife erlangt. Einem breiten Einsatz in mobilen und stationären Anwendungen stehen u.a. noch die Gesamtsystemkosten im Wege. Dies sind zum einen Kosten für die Komponenten um die Brennstoffzelle herum, da Entwicklungs- und Werkzeugkosten auf geringe Stückzahlen umgelegt werden müssen. Zum anderen müssen die Kosten der Brennstoffzelle selbst sinken, z.B. durch Senkung der verwendeten Menge an Platin- bzw. Edelmetallkatalysator. Um bei deutlich sinkendem Platingehalt gleichzeitig die Lebensdauer der Brennstoffzelle zu verlängern, muss der Katalysator effizienter vor Schadstoffen geschützt werden, als dies bisher der Fall war. Dies wird durch eine verbesserte Reinigung der Kathoden-Zuluft durch Filtration und Adsorption erreicht. Der vorgestellte Kathodenluftfilter trennt neben partikulärer Verschmutzung wie Staub und Salzkristallen auch Schadgase ab, die den Katalysator reversibel oder irreversibel vergiften können, wie H2S, NOx, SOx und NH3. Um die Gesamtsystemkosten zu senken, wurde ein Filterkonzept entwickelt, das je nach Einsatzfall auf ein Gehäuse verzichten kann. Hierdurch entfallen Werkzeug- und Materialkosten für die Gehäusekomponenten, und das Systemgewicht sinkt. Durch das innovative Wickelkonzept lassen sich Lagen mit Adsorbentien für unterschiedliche Schadgase zu einem Filterprodukt kombinieren. Ferner lassen sich Filter mit unterschiedlichen Höhen und Durchmessern weitgehend werkzeugungebunden mit einer Standard-Produktionstechnik herstellen. Hierdurch können auch kleinere Stückzahlen kosteneffizient hergestellt werden, auch zur möglichen Erprobung neuer Einsatzgebiete. Da die Anforderung an die Luftreinheit im Wesentlichen von der Brennstoffzelle und weniger vom Einsatzfall bestimmt wird, kann das Produkt sowohl in Stationär-Anwendungen wie Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen als auch in PKW eingesetzt werden. Eine Übertragung des Produkt-Konzepts auf andere Brennstoffzellentypen bzw. –anwendungen ist zu erwarten.

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    Andreas Scope, Ina Unger, Cedric Dackam, Dr. Michael Harenbrock (alle MANN+HUMMEL) nehmen den f-cell award für den Kathodenluftfilter von Ministerialdirektor Helmfried Meinl im Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, entgegen (v.l.n.r.)

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