Wasserstoff-Tankvorgang

Forschende des KIT wollen die Vorteile von Brennstoffzellen auch für schwere Nutzfahrzeuge erschließen. Bild: wbk, KIT

| von Götz Fuchslocher

Ein Weg zur Nachhaltigkeitssteigerung schwerer Nutzfahrzeuge könnte in der Brennstoffzelle liegen. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) setzen sich daher im Projekt Klimea mit eben dieser Thematik auseinander. Es sollen Wege erarbeitet werden, um künftig die Produktion von Brennstoffzellenkomponenten den neuen Anforderungen anzupassen.

Um bis zum Jahr 2025 bei schweren Nutzfahrzeugen 15 Prozent CO2-Emissionen und bis 2030 sogar 30 Prozent einzusparen, erscheint dem KIT zufolge die Brennstoffzellentechnologie vielversprechend. Die Brennstoffzellenentwicklung müsse bei einer Einführung bis 2025 deutlich beschleunigt werden, sagt Nicole Hoffmeister-Kraut, baden-württembergische Landesministerin für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau. "Taktgeber für die Beschleunigung der Brennstoffzellenentwicklung ist die Produktionstechnik.“ Das Baden-württembergische Wirtschaftsministerium fördert das Vorhaben bis Ende 2021 mit rund einer Million Euro. Das WBK Institut für Produktionstechnik am KIT leitet das Projekt mit zwei Fachbereichen.

Membran in der Brennstoffzelle ist entscheidender Faktor

Ein entscheidender Schritt in der Fertigung einer Brennstoffzelle besteht laut dem KIT darin, die Membrane Electrode Assembly (MEA) herzustellen und zu verarbeiten. Die MEA ist ein Verbundbauteil, dessen Kernstück die Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) ist. Die PEM ist nur wenige Mikrometer dünn und verändert sich stark, wenn sich die Luftfeuchtigkeit ändert. Dadurch können Beschädigungen, Risse oder Ablösungen entstehen, durch die das gesamte Verbundbauteil nicht mehr nutzbar ist. Aktuell muss, um dies zu vermeiden, die gesamte Produktionsfläche klimatisiert und geregelt werden.

Ein solches System zu installieren, erfordert derzeit einen hohen Planungshorizont und verursacht hohe Kosten, sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb. In unserem Forschungsvorhaben Klimea untersuchen wir daher die Möglichkeiten, das MEA-Verbundbauteil nur lokal in Form eines sogenannten Microenvironments zu klimatisieren. Hierbei wird die PEM an mehreren Stellen unter einer Art Käseglocke gesondert mit dem richtigen Klima an der richtigen Stelle verarbeitet“, so Professor Jürgen Fleischer, Leiter des WBK Instituts für Produktionstechnik des KIT. „Mit diesem Verfahren könnten wir die MEA-Fertigung künftig stückzahlflexibel gestalten, maßgeblich beschleunigen und somit ressourcenschonender und kostengünstiger umsetzen.

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