Brennstoffzellen

Die Vermeidung von Treibhausgasemissionen durch das Verbrennen von fossilen Energieträgern ist eine der wichtigsten herausforderungen der Menschheit.

Grüner Wasserstoff als Energieträger ist eine vielversprechende Alternative für die Sektorenkoppelung und für zukünftige emissionsarme Energiesysteme. Brennstoffzellen sind ideal geeignet Wasserstoff und andere Brennstoffe mit hohem Wirkungsrad in elektrische Energie und Wärme zu konvertieren. Dadurch dass diese Konversion bei Wasserstoff emissionsfrei abläuft, können Brennstoffzellen einen wichtigen Beitrag zur Reduktion schädlicher Emissionen leisten.  

Anwendungsfelder für Brennstoffzellen sind: (i) elektrische Fahrzeuge inklusive Schwerlasttransport, (ii) Elektrizitäts- und Wärmeerzeugung für mobilen und stationären Bereich und (iii)  Elektrizitäts- und Wärmeerzeugung für maritime Anwendungen.

Der Forschungsbereich der Elektrochemischen Energiespeicher verfolgt an den Standorten Stuttgart und Oldenburg eine Vielzahl an Forschungs- und Entwicklungsthemen im Bereich Brennstoffzellen.

Verschiedene Arten von Brennstoffzellen

In der Abteilung Elektrochemische Energietechnik werden verschiedene Arten von Brennstoffzellen untersucht. Darunter fallen: 

1) Hochtemperatur-Brennstoffzellen (Betriebstemperatur >400°C), d.h. Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC).

2) Niedertemperatur-Brennstoffzellen (Betriebstemperatur <200°C) bestehend aus Niedertemperatur (NT) und Hochtemperatur (HT) Protonenaustausch-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) und Anionenaustausch-Membran-Brennstoffzellen (AEMFC).

Der Aufgabenbereich umfasst stationäre Anwendungen und autonome Stromversorgungen (SOFC, HT-PEM, AEMFC), sowie maritime (HT-PEM) und Transport-Anwendungen (LT-PEM, AEMFC).

Die spezifischen  Herausforderungen von Brennstoffzellen und deren Komponenten hängen dabei stark von der jeweiligen Anwendung ab. Dabei gilt in allen Fällen, dass sowohl Lebensdauer als auch Effizienz erhöht werden müssen, um eine Wettbewerbsfähigkeit und Kommerzialisierung zu ermöglichen. Um spezifische Lösungen für diese Herausforderung zu finden, befasst sich die Abteilung ECE mit Forschungsthemen sowohl auf der Materialebene (z.B. Katalysatorsynthese), zur Komponentenentwicklung (z.B. Elektrodenherstellung), bis zur Zell- und Stack-Ebene. Die Integration innovativer Ansätze in Systeme rundet diese Expertise ab. 

Die Abteilung verfügt über sämtliche Kompetenzen, um die gesamte Wertschöpfungskette in Bezug auf Brennstoffzellen abzudecken und dadurch effektive und spezifische Lösungen anzubieten. Dies geschieht im Rahmen von Forschungsprojekten und in enger Zusammenarbeit mit anderen Forschungs- und KMU- und Industriepartnern.

Hinweis zur Infrastruktur