Die stetig steigenden Leistungsanforderungen elektronischer Systeme erfordern innovative Konzepte für deren Energieversorgung. Mobiltelefone, Laptops, elektrische Kleinantriebe oder energieautarke Industriesensoren - gewünscht wird immer ein zuverlässiges, miniaturisiertes Energiesystem.

Wir entwickeln leistungsstarke und effiziente Brennstoffzellensysteme auf Basis zukunftsträchtiger Energieträger als Alternative oder Ergänzung zu Batterien, Akkus oder Generatoren. Technologisch konzentrieren wir uns auf Membranbrennstoffzellen mit elektrischen Leistungen von wenigen mW bis einigen kW. Gemeinsam mit unseren Partnern und Kunden realisieren wir angepasste Energiesysteme von der Idee bis zum fertigen Produkt.

Planare Mikrobrennstoffzellen
Portable Brennstoffzellen
Direkt-Alkohol-Brennstoffzellen (DMFC und DEFC)

Planare Mikrobrennstoffzellen

Zur Integration von Brennstoffzellen in elektronische Geräte entwickeln wir planare Mikrobrennstoffzellen, die direkt in das Gerätegehäuse eingebaut werden können. Hierzu verschalten wir die einzelnen Zellen elektrisch und fluidisch in einer Ebene im Gegensatz zur klassischen Stapelbau- weise. Unsere Mikrobrennstoffzellen betreiben wir direkt mit Wasserstoff, Methanol oder Ethanol bzw. entwickeln auch Mikroreformer zur Nutzung von Kohlenwasserstoffen. Somit werden die Energiedichten von Batterien deutlich übertroffen.

Die Basistechnologien stimmen wir auf die Fertigungs- möglichkeiten unserer Auftraggeber ab: Wir entwickeln Konzepte für Folienätzen, keramische Technologien, Leiterplatten-, Wafer- und Spritzgusstechnik.

Um die Komplexität und die Kosten der Brennstoffzellen- systeme zu reduzieren, konzentrieren wir uns auf eine passive Betriebsweise. Auf der Kathode arbeiten wir mit einer diffusiven Luftversorgung ohne Pumpen oder Lüfter. Auf der Anode entwickeln wir Brennstoffversorgung mit gasförmiger Brennstoffzufuhr oder nutzen Kapillarkräfte aus, um auch hier den Einsatz von Pumpen zu reduzieren.

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Portable Brennstoffzellen

In unserem Marktbereich Brennstoffzellensysteme bieten wir unseren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft Forschungs- und Entwicklungsleistung oder auch Beratung zu Brennstoffzellen mit elektrischen Leistungen bis ca. 500 W an. Dabei konzentrieren wir uns auf Membranbrennstoffzellen im Betrieb mit Wasserstoff oder Methanol als Alternative oder Ergänzung zu Batterien und Akkus.

Unsere portablen Brennstoffzellen werden als netzunabhängige Stromversorgung genutzt, zur Energieversorgung von Kleinantrieben bzw. auch als geräteintegrierte oder externe Ladegeräte für die geräteeigenen Akkumulatoren. Ziel unserer Entwicklungen ist immer ein auf die jeweilige Anwendung optimiertes Gesamtsystem - vom Brennstoff bis zur elektrischen Geräteschnittstelle.

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Direkt-Alkohol-Brennstoffzellen (DMFC und DEFC)

Eine Alternative zur wasserstoffbetriebenen PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell) ist die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC - direct-methanol fuel cell) oder Direkt-Ethanol-Brennstoffzelle (DEFC - direct ethanol fuel cell). Anstatt mit gasförmigem Wasserstoff wird bei letzteren die Anode mit verdünntem Alkohol (Methanol oder Ethanol) versorgt. Der wesentliche Vorteil ist die im Vergleich zu Wasserstoff hohe Energiedichte des Alkohols von über 5.500 Wh/kg bzw. über 4.500 Wh/l und der komfortable Betrieb mit einem flüssigen Brennstoff, der sehr benutzerfreundlich und bereits im Handel erhältlich ist. Ein weiterer Vorteil ist das einfache Systemdesign, da eine aufwändige Befeuchtung und ein komplexes Wärme-Management wie bei der PEMFC umgangen werden kann.

Wir entwickeln Direkt-Alkohol-Brennstoffzellen in einem Leistungsbereich von wenigen mW bis einigen 10 W. Dazu arbeiten wir mit unterschiedlichen Technologien: von der planaren Mikrobrennstoffzelle bis hin zum klassischen Stackaufbau.

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Seit Mitte der 1990er Jahre entwickeln wir Mikrobrennstoffzellen und portable Brennstoffzellen. Unsere Arbeiten reichen von der Simulation, Charakteri- sierung, Zellentwicklung, Stackdesign bis hin zu komplett automatisierten Knopfdruck-Systemen. Einige Beispiele unserer Entwicklungen sind hier abgebildet:

2009
Mit einem mittelständischen Firmenkonsortium und in enger Zusammenarbeit mit FWB Kunststofftechnik entwickelten wir ein planares Mikrobrennstoffzellen in Spritzgusstechnologie.

2007
Vorstellung eines Brennstoffzellensystems mit einer elektrischen Leistung von 350 W, das für Kleinantriebe geeignet ist. Den Betrieb zeigten wir mit Hilfe einer mobilen Roboterplattform.

2005
Zusammen mit einem mittelständischen Konsortium entwickelten wir ein Brennstoffzellensystem für den Außeneinsatz, das auch bei -20°C zuverlässig gestartet, betrieben und abgeschaltet werden kann.

2004
Die Powerbox wurde im Auftrag von Masterflex entwickelt. Als Anwendung stand die Energieversorgung für ein mobiles Büro im Vordergrund.

2003
Gemeinsam mit dem mittelständischen Unternehmen Ambient haben wir die HyCam vorgestellt - eine Brennstoffzelle für eine professionelle TV-Kamera.

2002
Präsentation des weltweit ersten, in einen Laptop integriertes Brennstoffzellensystem. Koordiniert vom LG Technology Center Europe haben wir in Kooperation mit dem CETI Clean Energy Technologies Inc. und LG Caltex Oil ein Demonstrationssystem entwickelt. Im gleichen Jahr wurde eine Prototypentwicklung für General Atomics (USA) erfolgreich abgeschlossen: eine flache Brennstoffzelle zur Integration hinter das Display eines Laptops.
In einer Demonstrationsanwendung für einen handelsüblichen Camcorder wurde der Akkumulator durch ein komplett integriertes und miniaturisiertes Brennstoffzellensystem ersetzt.

2000
In Zusammenarbeit mit der Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) wurde eine Mikrobrennstoffzelle entwickelt. Durch mikrostrukturierte Strömungskanäle konnte auf Gasdiffusionslagen verzichtet werden.

Mitte der 1990er Jahre
Wir entwickelten die Streifenmembran-Brennstoffzelle, bei der die einzelnen Zellen in einer Ebene seriell verschaltet werden. Diese Entwicklung wurde für den Deutschen Zukunftspreis nominiert.