Antriebs-Platten für Wasserstoff-Lkws im Sekundentakt
Fraunhofer zeigt zur Hannovermesse eine innovative Anlage, die Brennstoffzellen-Teile schnell und billig herstellt
Dortmund/Dresden, 14. März 2025. Damit Wasserstoff-Antriebe für Laster künftig billiger und schneller in Deutschland produziert werden können, entwickelt ein Fraunhofer-Verbund derzeit im Projekt „H2Go“ bessere Herstellungsverfahren für Brennstoffzellen. Um das neue Verfahren zu testen, hat das Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) nun eine Pilotanlage an seinem Standort in Dortmund in Betrieb genommen. Die Ingenieure wollen damit „Bipolar-Platten“ (BPP), aus denen die Brennstoffzellen-Kernstapel bestehen, ähnlich schnell wie Zeitungen in einer Großdruckerei „von der Rolle“ zu beschichten, zu fügen und zurechtzuschneiden. Das Konzept wollen sie ab 31. März auf der Hannovermesse 2025 präsentieren.
Hoffnung auf neue Wertschöpfungsketten
„Mit solchen Innovationen wollen wir die Entwicklung nachhaltiger Antriebskonzepte für den Mobilitätssektor unterstützen“, betont IWS-Projektleiter Dr. Teja Roch. „Unsere Entwicklungen sind ein wichtiger Schritt hin zu einer wirtschaftlicheren und hochwertigen Produktion von Brennstoffzellen. Deutschland kann damit neue Wertschöpfungsketten mit einer Zukunftstechnologie aufbauen, die gerade für die Fahrzeugindustrie von großer Bedeutung ist.“
Metallfolien von der Rolle in Vakuumkammern beschichtet
Die modular konzipierte Fertigungslinie soll im Endausbau imstande sein, automatisch Metallfolien in Bipolarplatten zu verwandeln – und die bei einem Tempo von mehreren Metern pro Sekunde. Eine wesentliche Neuerung ist dabei das Rolle-zu-Rolle-Prinzip (R2R): Während die Platten für Brennstoffzellen-Stapel („Stacks“) heute noch meist einzeln bearbeitet werden, zieht in der neuen Fraunhofer-Fertigungskette eine Anlage ein etwa 100 Mikrometer dünnes Metallband im Endlosbetrieb von einer Rolle ab. Danach gelangt die Folie durch speziell dafür entwickelte Luft-Vakuum-Schleusen in luftleere Kammern. Dort scheiden Vakuumverdampfer („Physical Vapor Deposition“, kurz PVD) zuerst eine Korrosionsschutz- und danach eine 100 Nanometer dünne Graphitschicht ab.
Im nächsten Schritt prägt eine Rollenwalze der Blechfolie jene Strukturen auf, die später die Gasströme im Herzstück der Brennstoffzelle kanalisieren. Diese Prägeanlage ist ein Beitrag des Chemnitzer Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) für die komplette Fertigungsstrecke. Danach fügen in Dresden entwickelte Laserspalt-Schweißmodule zwei Halbplatten zu Bipolar-Platten fügen. Hochgeschwindigkeits-Laser trennen das Endlosband schließlich in einzelne Module.
Verkehrssektor soll weniger CO2 erzeugen
Hintergrund von H2Go ist der Wunsch, die Abgase und vor allem die CO2-Ausstöße im Verkehrssektor drastisch zu senken. Laut Umweltbundesamt verantwortet dieser Sektor rund 146 Millionen Tonnen Treibhausgase (berechnet als CO2-Äquivalente) und damit rund 22 Prozent der deutschen Treibhausgasemissionen. Um Deutschlands Umweltziele zu erreichen, muss der Verkehrssektor seine Emissionen bis 2030 auf rund 84 Millionen Tonnen CO2 senken.
Während für Autos dafür durchaus Akku-Elektroantriebe in Frage kommen, ist dieses Konzept für schwere Lastkraftwagen, die über 1000 Kilometer Reichweite brauchen, bisher kaum sinnvoll nutzbar: Die Akkus sind einfach zu schwer, die energiedichte noch zu niedrig, die Ladezeiten gerade für Großakkumulatoren erheblich. Daher gibt es die Idee, Schwerlaster und andere Fahrzeuge mit Brennstoffzellen anzutreiben, die sich binnen Minuten mit Wasserstoff betanken lassen und im besten Falle nur Strom, Wasser und etwas Wärme liefern. Allerdings sind Brennstoffzellen bisher noch kostspielig und aufwendig in der Herstellung. H2Go soll dies ein Stück weit ändern – und eine profitable Produktion mobiler Brennstoffzellen im Hochlohnland Deutschland ermöglichen.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Fraunhofer-IWS,Wikipedia, Oiger-Archiv
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