Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge / 10.12.2018

Neue Komponenten für leistungsfähigere und günstigere Stacks

Brennstoffzellenfahrzeug an einer Wasserstoff-Tankstelle. Ein Betankungsvorgang dauert etwa drei bis fünf Minuten. © Volkswagen AG

Brennstoffzellen, die in Fahrzeugen eingesetzt werden sollen, müssen besonders hohe Anforderungen erfüllen. Sie sollen eine große Leistungsdichte erreichen sowie kompakt und widerstandsfähig gegen Erschütterungen, Vibration und Temperaturschwankungen sein.

Kompakte Brennstoffzellenstapel für Automobile

Der im Projekt entwickelte 260-Zellen 100 kW Brennstoffzellenstapel © Volkswagen AG

Außerdem sollen sie sehr zyklenfest, kaltstartfähig und langlebig sein. Forscher eines Fahrzeugherstellers und mehrerer Zulieferfirmen untersuchen, wie sie mobile Brennstoffzellen- Systeme günstiger produzieren und reif für den Massenmarkt machen können.

 

Mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen-Fahrzeuge fahren praktisch emissionsfrei, sie stoßen lediglich Wasserdampf aus. Sie sind schnell aufzutanken und haben hohe Reichweiten. Doch um gegenüber Verbrennungs- und Batterieantrieben wettbewerbsfähig zu werden, muss die Technologie sich bei den Kosten an diese annähern. Aufgabe der Forscher ist es deshalb, die Herstellungskosten von Brennstoffzellenstapeln zu reduzieren sowie Komponenten und Herstellungsverfahren an die Anforderungen industrieller Serienfertigung anzupassen. Für den Einbau in Fahrzeugen muss das gesamte System außerdem möglichst kompakt und leicht sein.

 

Die Zulieferer ElringKlinger, Greenerity, Freudenberg und Umicore entwickelten gemeinsam mit dem Automobilhersteller Volkswagen einen Brennstoffzellenstapel mit metallischen Bipolarplatten für den Einsatz in Fahrzeugen. Ein Hauptziel des Projekts HyMotion5 war es, die Katalysatorschichten zu verbessern, den Platin-Einsatz deutlich zu verringern und die Degradationsstabilität zu optimieren.

Brennstoffzelle als Automobil-Antrieb der Zukunft

© Audi AG

Der Koordinator des Projekts, Dr. Gerold Hübner vom Bereich Forschung Antriebs- und Energiesysteme der Volkswagen AG, verdeutlicht: „Unser Ziel ist es, die eigene Entwicklungskompetenz für Brennstoffzellenstapel und -bauteile zu stärken und eine Fertigungskompetenz sowie eine deutsche Zulieferlandschaft aufzubauen.“ Er sieht dabei die Herausforderungen insbesondere darin, niedrige Edelmetallbeladungen mit hoher Stabilität und Dauerhaltbarkeit zu verbinden sowie die erforderliche externe Befeuchtung des Stacks zu reduzieren.

 

Beim BMWi-Statusseminar zur Brennstoffzellenforschung 2016 in Berlin äußerten Experten die Erwartung, dass die Brennstoffzelle ab 2025 / 2030 eine wichtige Rolle als Automobil-Antrieb spielen wird; sie schätzen, dass 2025 etwa 50.000 Fahrzeuge gebaut werden. Im Jahr 2016 waren es etwa 5.000. Vom Ausbau der Wasserstoff- Infrastruktur hängt ab, wie schnell sich die Brennstoffzellen- Technologie, ausgehend von einigen Metropolen, ausbreiten kann.

 

In der Startphase können Serienproduktion und Verbreitung der emissionsfreien Antriebe zum Beispiel durch den Einsatz lokal verkehrender Nutzfahrzeuge, Busse und Taxen mit Brennstoffzellen angekurbelt werden.

 

Weitere Informationen zum Thema bietet das Opens external link in current windowBINE-Projektinfo 12/2018 „Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge“.

Mehr zum Projekt

Verbundvorhaben
HyMotion5

Förderkennzeichen
03ET2058A-G

Laufzeit: 2012-2018

Projektbeteiligte

Projektleitung , Stapelentwicklung: Opens external link in current windowVolkswagen AG,
Dr. Gerold Hübner, gerold.huebner@volkswagen.de

Membran- Elektroden-Einheiten (MEAs): Opens external link in current windowGreenerity GmbH

Entwicklung von Elektro-Katalysatoren: Opens external link in current windowUmicore AG & Co. KG

Gasdiffusionsmedien und Dichtungen: Opens external link in current windowFreudenberg & Co. KG

Abdichtungskonzept für die Bipoloarplatte: Opens external link in current windowElringKlinger AG

Charakterisierung von GDLs: Opens external link in current windowZentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

Service

BINE-Projektinfo 12/2018
(PDF, 4 Seiten, 387 kB)

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.