HANNOVER MESSE: Robuste Brennstoffzellensysteme für die Wasserstoffwirtschaft

Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässikgeit LBF entwickeln Analyse-, Bewertungs- und Testverfahren, die zur Beherrschung des komplexen Beanspruchungszustands von Wasserstoffsystemen in Nutzfahrzeugen beitragen.                       

Fraunhofer-Forschende bewerten in »multiPEM« die Systemzuverlässigkeit von Brennstoffzellen-Stapeln unter multiphysikalisch-chemischer Beanspruchung in Nutzfahrzeugen. (Grafik: Fraunhofer LBF)
Fraunhofer-Forschende bewerten in »multiPEM« die Systemzuverlässigkeit von Brennstoffzellen-Stapeln unter multiphysikalisch-chemischer Beanspruchung in Nutzfahrzeugen. (Grafik: Fraunhofer LBF)
Therese Meitinger

Die Steigerung der Akzeptanz von Wasserstoff durch seinen sicheren und zuverlässigen Einsatz ist eine zentrale Herausforderung für die emissionsfreie Mobilität und die Versorgungsinfrastruktur. Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässikgeit LBF entwickeln laut einer Pressemitteilung neue Analyse-, Bewertungs- und Testverfahren, die zur Beherrschung des komplexen Beanspruchungszustands von Wasserstoffsystemen, wie Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Tanks aber auch einzelner Komponenten beitragen, also deren Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessern sollen. Mehr über aktuelle Projekte zeigen sie auf der HANNOVER MESSE | Hydrogen + Fuel Cells EUROPE, 22. bis 26. April 2024, Halle 13, Stand C47.

Reale Belastungen von Energiespeichern und Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen sind laut den Forschern des Fraunhofer LBF vielfältig und treten überlagert auf. Für eine schnelle und nachhaltige Markteinführung sei daher eine realitätsnahe Erprobung während der Entwicklung mit überlagerten mechanischen, thermischen und elektrischen Beanspruchungen entscheidend.

Für die Energiebereitstellung in mobilen Systemen werden Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (NT-PEM-BZ) zu einem Stapel kombiniert. Der Einsatz dieser Brennstoffzellen-Stapel in Nutzfahrzeugen unterliegt einer Vielzahl von hochkomplexen und überlagerten multiphysikalischen (mechanisch, thermisch und elektrisch) und chemischen Belastungen. Die Auswirkungen dieser Beanspruchungen auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der BZ-Stapel sind laut dem Fraunhofer LBF bisher wenig erforscht. Da sich BZ-Antriebe für Nutzfahrzeuge noch in der Prototypenphase befinden, jedoch eine mehr als dreimal längere Betriebsdauer im Vergleich zu Pkws erfordern, sei eine zuverlässige und effiziente Gestaltung dieser Systemlösungen für eine schnelle und nachhaltige Einführung in breiterem Maßstab von entscheidender Bedeutung.

Produktentwicklung im Labor beschleunigen

Das Fraunhofer LBF stellt dazu den komplexen Beanspruchungszustand aus der Nutzung flexibel und zeiteffizient im Labor nach, wie es vonseiten der Wissenschaftler heißt. Die Forscher arbeiteten mit flexiblen Testumgebungen und könnten auf vielfältige Kundenbedarfe reagieren. Die realisierbaren Testszenarien gehen dem Fraunhofer LBF weit über den Stand der Technik hinaus. Mit diesen hocheffizienten und flexiblen Analysemethoden erreichen die Experten nach Eigenangaben erhebliche Beschleunigung in der Produktentwicklung bei der optimalen Gestaltung von Energiespeichern und Brennstoffzellensystemen bereits in der frühen Entwicklungsphase.

Die neuen Fraunhofer-Technologien versteht man dort als wesentliche Voraussetzungen bei der Etablierung von Wasserstoff als zukünftigen regenerativen Energieträger. Alle Teile der Brennstoffzellen-Wertschöpfungskette im Kontext Nutzfahrzeug werden adressiert: Hersteller und Entwickler von Brennstoffzellen, Brennstoffzellmodulen und Brennstoffzellsystemen, ebenso Entwickler und Systemausrüster für Teststände.

Die Fraunhofer Gesellschaft bietet auf der HANNOVER MESSE auch eine Podiumsdiskussion zum Thema „Wasserstoff & Brennstoffzellen“ an. Sie findest am Dienstag, 23. April, von 11 bis 12 Uhr im Technical Forum, Halle 13, Stand A30, statt. Acht Fraunhofer-Insitute stellen darin ihren Beitrag zum Thema „Wasserstoff“ vor.