VW und Zulieferfirmen entwickeln kostengünstigeren Brennstoffzellenstapel

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Brennstoffzellenfahrzeug an einer Wasserstoff-Tankstelle.
Quelle: Volkswagen AG

Forscher des Fahrzeugherstellers VW und mehrerer Zulieferfirmen haben einen Brennstoffzellenstapel entwickelt, dessen Kosten durch den Aufbau einer Serienproduktion von 500.000 Stück im Jahr auf etwa 30 Prozent des heutigen Werts sinken könnten. Das geht aus der BINE-Projektinfo „Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge“ hervor. Entwicklungsziel des Projekts HyMotion5 war, ein neues Herstellungskonzept für einen leistungsfähigeren und kostengüstigeren Brennstoffzellenstapel (Stack) zu entwickeln, um sich dem Kostenniveau eines konventionellen Verbrennungsmotors anzunähern.

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.

VW will Fertigungskompetenz aufbauen

 „Unser Ziel ist es, die ­eigene Entwicklungskompetenz für Brennstoffzellenstapel und -bauteile zu stärken und eine Fertigungskompetenz sowie eine deutsche Zulieferlandschaft aufzubauen“, sagte der Koordinator des Projekts, Gerold Hübner vom Bereich Forschung Antriebs- und Energiesysteme der Volkswagen AG.  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.

Ergebnisse der Kostenstudie:

(Basis MEA: Greenerity (0,294 g Pt/kW), Platinpreis (2015): 33 €/g)
© Volkswagen AG

Platin-Einsatz muss verringert werden

Die Konstrukteure entwickelten einen auf den mobilen Einsatz zugeschnittenen Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellenstack. Dabei setzten sie auf metallische Bipolarplatten. Bei der Entwicklung stand im Vordergrund, die Katalysatorschichten zu verbessern, den Platin-Einsatz zu verringern und die Degradationsstabilität zu optimieren. Für die Lebensdauer der Stacks spielen Vibrationen, Temperaturschwankungen sowie die Anzahl der Ladevorgänge und Kaltstarts eine Rolle. Der Langzeittest des Stapels belegt, das gute mechanische Zusammenspiel sowie die elektrochemische Beständigkeit der Komponenten.

Stack mit 260 Zellen und 100 kW mit neuem Verfahren produziert

Das neue Verfahren ermöglicht die Herstellung skalierbarer Brennstoffzellensysteme und eine industrielle Serienfertigung. Im Oktober 2018 wurde der neu entwickelte Stack erstmals mit 260 Zellen und 100 kW aufgebaut. Das Forschungsprojekt haben die Firmen ElringKlinger, Greenerity, Freudenberg, Umicore gemeinsam mit VW durchgeführt.

Mehr Informationen stehen hier zur Verfügung.

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