Die vom Fraunhofer IWU und Industriepartnern realisierte Referenzfabrik für Brennstoffzellen-Stacks und Elektrolyseure kommt voran. Das teilte das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik aus Chemnitz mit. Die 2022 lancierte „Referenzfabrik.H2“ will die Produktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen fit für die industrielle Serienfertigung machen. Wesentliches Element dafür sei der Aufbau eines Technologiebaukastens mit verschiedenen Verfahrensvarianten.

Neu im Technologiebaukasten sei ein Stack, der beispielhaft ein neuartiges, aus dem Designbaukasten abgeleitetes Zelldesign umsetzt. In diesem Stack seien ferner die bisherigen Forschungsergebnisse der drei Fraunhofer-Institute aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Wasserstoffleitprojekt H2GIGA gebündelt.

Ein aktueller Forschungsschwerpunkt in der Referenzfabrik.H2 seien effiziente, hochratenfähige Prozesse zur Herstellung von Bipolarplatten. In der neu entwickelten Walztechnologie beispielsweise wird die Struktur der Bipolarplatte durch ein Walzenpaar geprägt. Hauptvorteil dieses Verfahrens sei die hohe Prozessgeschwindigkeit, die zu einer substanziellen Steigerung der Stückzahlausbringung, Skaleneffekten und schließlich zu einer deutlichen Reduktion der Kosten führe.

Massen-Membrane für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Auch die Weiterentwicklung der Inkjet-Drucktechnologie und daran anschließend die Entwicklung einer Anlagentechnologie für die wirtschaftliche Herstellung von Membranen für Brennstoffzellen und Elektrolyseure in großen Stückzahlen nimmt die Referenzfabrik.H2 in den Blick. Insbesondere Verfahren zur Beschichtung und nachfolgende Prozesse stehen dabei im Fokus. Die Fraunhofer-Forschenden setzen beispielsweise auf das Inkjet-Druckverfahren. Dabei lasse sich im Druckprozess der Auftrag von Platin- und Iridium-Partikeln präzise portionieren und positionieren.

Ferner seien stückzahlskalierbare Produktionslösungen und Prozessketten für den erfolgreichen Markthochlauf von Elektrolyseur und Brennstoffzelle entscheidend. Insbesondere bei den Brennstoffzellen stellt der jeweilige Einsatzbereich unterschiedliche Anforderungen an Robustheit und Lebensdauer. Produktionsprozesse müssen dies berücksichtigen und entsprechend anpassbar sein. Die Erstellung und Erprobung seriennaher Prototypen für diese Prozesse sei dabei ein wichtiger Schritt zur Beurteilung ihrer Skalierbarkeit. Die in der Referenzfabrik.H2 entwickelten Maschinenkonzepte eigneten sich aus diesem Grund auch zur Herstellung kleinerer Stückzahlen. Flexibilität hinsichtlich der Zelldesigns und der Zellchemie sei wichtig, um sowohl Kleinserien als auch große Stückzahlen fertigen zu können.

Die Referenzfabrik.H2 habe sich das Ziel gesetzt, Schrittmacher für die industrielle Massenproduktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen zu sein. Industrie und Wissenschaft verstehen sich dabei als eine Wertschöpfungsgemeinschaft, die gemeinsam am zügigen Hochlauf arbeitet.

20 Industrieunternehmen dabei

In der Referenzfabrik.H2 bringen Industrieunternehmen ihre Kernkompetenzen in die Wertschöpfungskette ein und entwickeln diese gemeinsam mit anderen Industrieunternehmen weiter. Für Industrieunternehmen aller Branchen und Größen sind drei Beteiligungsstufen vorgesehen. Die Einstiegsstufe richtet sich an Unternehmen, die ihren Platz in der Wertschöpfungskette noch präzisieren möchten und mit Workshops und Studien Orientierung erhalten. In der nächsten Stufe, der Expertenebene, erfahren Unternehmen Unterstützung bei der Technologieentwicklung. Auf der höchsten Ebene stellt die Wertschöpfungsgemeinschaft Materialien und die Herstellung von Prototypmustern bereit. Seit Januar 2023 können Unternehmen Teil dieser Wertschöpfungsgemeinschaft werden – 20 Firmen sind bereits an Bord und gestalten den Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft aktiv mit. 

13.4.2023 | Quelle: Fraunhofer IWU | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH