Verfahrenstechnik 12/2023
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PERSPEKTIVE<br />
BRENNSTOFFZELLEN-<br />
PRODUKTION DER<br />
ZUKUNFT<br />
Die Produktion von Brennstoffzellen revolutionieren<br />
– nicht weniger wollen sieben Partner<br />
aus Forschung und Industrie im Verbundprojekt<br />
I-skab erreichen. Gemeinsames Ziel ist eine<br />
skalierbare Brennstoffzellenproduktion und<br />
eine Stack-Produktion im 30-Sekunden-Takt.<br />
Im Rahmen von I-skab (innovative, skalierbare Brennstoffzellenproduktion)<br />
sollen die Prozesse der Brennstoffzellen-<br />
Fertigung derart weiterentwickelt werden, dass die heute<br />
noch weitgehend manuelle Produktion zu einer vollautomatisierten<br />
Produktion werden kann. Dadurch soll die Jahresproduktion<br />
um das 20-fache gesteigert werden: von heute bis zu<br />
25.000 auf mittelfristig über 500.000 Brennstoffzellen pro Jahr<br />
auf einer Linie. Der Automatisierungsgrad in Produktionslinien<br />
für Brennstoffzellen und deren zentrale Komponenten wie Bipolarplatten<br />
(BPP) und Membran-Elektroden-Einheiten (MEA)<br />
ist bis heute sehr gering. Aktuell hat eine Fertigungsstraße so<br />
geringe Taktzeiten, dass sie pro Tag tatsächlich nur wenige<br />
Brennstoffzellen-Stacks produzieren kann.<br />
Das Projektkonsortium setzt sich zusammen aus: Thyssen<br />
Krupp Automation Engineering, BMW Group, Laufenberg, SK<br />
Laser, Siemens, Zentrum für Brennstoffzellen Technik (ZBT)<br />
und dem Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik<br />
IPM. Nur das gebündelte Know-how aller Partner ermöglicht<br />
die zukünftige Industrialisierung und Skalierung der Brennstoffzellenproduktion.<br />
Qualitätssicherung auf Basis von Computervision<br />
und digitaler Holographie. Das Vorhaben erfordert<br />
grundlegend neu zu konzipierende, vollständig automatisierbare<br />
und innovative Fertigungstechnologien. Alle Schlüsseltechnologien<br />
des Produktionsprozesses sollen innerhalb der Projektlaufzeit<br />
von drei Jahren optimiert, getestet und validiert<br />
werden. Ein wichtiger Teilaspekt des Projekts ist zum Beispiel<br />
die Etablierung einer schnellen optischen Qualitätssicherung<br />
auf Basis innovativer Computervision-Ansätze und 3D-Messtechniken<br />
wie der digitalen Holographie.<br />
Das Projekt und das Teilvorhaben Entwicklung, Bau und Erprobung<br />
eines digital-holographischen Messsystems zur Qualitätssicherung<br />
von Brennstoffzellenkomponenten wird vom Bundesministerium<br />
für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert. Projektträger<br />
ist das Forschungszentrum Jülich GmbH.<br />
Hintergrund: Deutschland steht mit der Energiewende vor einer<br />
bedeutenden Herausforderung, die es von Wirtschaft und<br />
Wissenschaft gemeinsam zu bewältigen gilt. Dabei kann die<br />
Brennstoffzelle eine Schlüsselkomponente für die Nutzung von<br />
Wasserstoff sein. Denn Wasserstoff kann beim tiefgreifenden<br />
Umbau unserer Energiesysteme zukünftig eine zentrale Rolle<br />
einnehmen, wenn es gelingt, dessen Herstellung und Nutzung in<br />
allen Energieverbrauchssektoren zu ermöglichen. Insbesondere<br />
im Verkehrsbereich ist die Brennstoffzelle ein Schlüsselelement<br />
für eine CO 2<br />
-Reduzierung. Jedoch fehlen für deren wirtschaftliche<br />
Herstellung aktuell noch die erforderlichen Technologien,<br />
die eine industrielle Serienproduktion ermöglicht.<br />
Bild: Thyssenkrupp<br />
www.ipm.fraunhofer.de<br />
6 VERFAHRENSTECHNIK <strong>2023</strong>/<strong>12</strong> www.verfahrenstechnik.de