Forschungsprojekte

Im Projekt »BI-FIT« (Break-In for Fuel Cells Initializing and Testing) untersucht und optimiert das Fraunhofer ISE den Break-In, also den initialen Betrieb der Brennstoffzelle. Dazu wird durch wissenschaftliche, belastbare Analysen und Forschungsarbeiten ein grundlegendes Verständnis der ablaufenden Mechanismen geschaffen und neue Break-In-Konzepte entwickelt, sodass die Dauer des Break-In auf maximal 60 Minuten reduziert werden soll. Das Projekt ist in den Projektverbund »HyFab« eingegliedert, der für die Automobil- und Zuliefererindustrie eine Know-how-Basis schaffen soll, um Technologien zur Brennstoffzellenfertigung erforschen zu können. | Laufzeit: 08/2022 - 07/2025

Zur Entwicklung neuer Materialien und Fabrikationsprozesse der Brennstoffzelle bedarf es eines tiefen Verständnisses der komplexen Interaktion zwischen den Transportprozessen der Edukte/Produkte, der elektrochemischen Reaktion und der Mikrostruktur der aktiven Schichten. Die Entwicklung verbesserter Brennstoffzellenmodelle in unterschiedlichen Dimensionen und deren Validierung basierend auf experimentellen Daten ist Ziel des Projekts. | Laufzeit: 06/2019 - 06/2024

Eine zukünftig bedeutende Antriebsform wird die Brennstoffzelle sein. Der Entwicklungsschwerpunkt hat sich aber deutlich von PKW in Richtung Güter- und Schwerlastverkehr verschoben. Dadurch erhöhen sich gleichzeitig die Erwartung an die Lebensdauer von Brennstoffzellen um den Faktor fünf bis zehn. Diesen Aspekt untersucht das Forschungsprojekt FC-RAT unter Koordination des Fraunhofer ISE. Das Verständnis für die Alterungsvorgänge soll wesentlich erweitert und vertieft werden. | Laufzeit: 01/2021 - 06/2024

Derzeit werden für Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen, wie sie in der Mobilität eingesetzt werden, Membranen benötigt, die typischerweise PFSA, eine Art von PFAS, enthalten. Im Projekt »GIRAFFE« (Generic Investigation Regarding Alternative Fluorine-Free Electrolytes for Fuel Cells) werden kommerziell verfügbare PFAS-freie und PFAS-arme Materialien untersucht, wobei der Schwerpunkt auf Kohlenwasserstoffpolymeren als Alternativen liegt. Diese Materialien sind umweltverträglich und könnten Vorteile hinsichtlich Kosten und Funktion bieten. Ziel ist es, den Technologie-Reifegrad dieser Materialien zu bewerten. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien; Thema: Brennstoffzelle; Charakterisierung von Brennstoffzellen Laufzeit: 11/2019 - 06/2024

Das Projekt »HyFab-BW« bietet für die Unternehmen des Anlagenbaus sowie der Automobil- und Zulieferindustrie eine offene, flexible Plattform, in der Technologien zur Komponentenfertigung und Komponentenqualifizierung hinsichtlich der Membranelektrodeneinheit erforscht und erprobt werden. Darunter fallen weitere Themen wie die Untersuchung des Wirkzusammenhangs von Materialzusammensetzung einer Komponente bzw. deren Materialstruktur und dem Betriebsverhalten. Konkret werden im Projekt Erkenntnisse gewonnen, mit welchen die Unternehmen ihre Produktentwicklungen anwendungs- und Brennstoffzellentyp-abhängig in eine serienfähige Produktion überführen können. HyFab wird vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) (mit Fokus auf den Zellstapel) und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (mit Fokus auf die Membranelektrodeneinheit) durchgeführt. | Laufzeit: 11/2019 - 06/2023

Im Projekt »OREO« wurden robuste und reproduzierbare Prozesse zur Produktion von Katalysatorschichten sowohl für Brennstoffzellen als auch für Elektrolyseure entwickelt. Das Fraunhofer ISE erarbeitete Dispersionsverfahren zur Herstellung von Katalysatortinten und Beschichtungsverfahren wie Schlitzdüse, Siebdruck und Rotationssiebdruck zum Aufbringen der Tinte. Wir führten Ex und In situ Analysen durch, um alle Prozesse bei der Herstellung der Katalysatorschichten zu verstehen. | Laufzeit: 01/2021 - 12/2024

Das Projekt »QUALLE« (QUALitätssicherung in der industriellen Produktion von BrennstoffzelLEn-CCMs) ist ein HyFab-Projekt und bringt Partner aus Industrie und Forschung mit diversen Kompetenzen für die Qualitätssicherung (QS) zu PEM-Brennstoffzellen zusammen. Das Projekt unterstützt die Weiterentwicklung der großtechnischen Herstellung der Catalyst Coated Membrane (CCM), des Herzstücks der PEM-Brennstoffzelle, in dem es eine systematische Prüfung ermöglicht und Analysemethoden dafür zur Verfügung stellt. Offline-Qualitätssicherung findet im Anschluss an die Produktion statt, Inline-QS am Band während der automatisierten Produktion und At-line-QS sind Messungen außerhalb der Linie aber mit produktionskompatiblen Messzeiten und -bedingungen. Das Projekt entwickelt und validiert Methoden für jede der Qualitätssicherungsmaßnahmen. Ausführliche Versuchsreihen mit unterschiedlichen Defekten in unterschiedlichen Defektausprägungen sollen dank QUALLE eine valide Einschätzung zu Gutteil-Schlechtteil ermöglichen und somit den Ausschuss signifikant senken. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien; Thema: Brennstoffzelle; Laufzeit: 05/2022 - 11/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Brennstoffzellensysteme; Laufzeit: 07/2022 - 06/2024