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 Unterstützung der Entwicklung von leistungsfähigen, serientauglichen und qualitativ hochwertigen Brennstoffzellenstapeln werden leistungsstarke Testumgebungen benötigt. Daher waren die Ziele von FullStackTS der Aufbau und die Validierung einer Testumgebung und Entwicklung eines diskriminierungsfreien Testangebots für die Brennstoffzellen-Industrie. Zum Projektabschluss steht ein Teststand von MS2 Engineering für Brennstoffzellenstapel bis 200 kW mit spezialisierter Messtechnik von SMART Testsolutions am Fraunhofer ISE für die Auftrags- und Verbundforschung zur Verfügung. | Laufzeit: 01/2022 - 07/2025

Im Projekt H2Sky entsteht ein Brennstoffzellen‑Stack, der künftig den Hauptantrieb von Passagierflugzeugen mit Wasserstoff ermöglichen soll. Das Fraunhofer ISE entwickelt dafür besonders leistungsfähige Membran‑Elektroden‑Einheiten (MEA) und überführt sie vom Labormaßstab ins Vollformat. Im Fokus stehen Materialien, die bei Temperaturen über 90 °C und geringer Luftfeuchte effizient und dauerhaft arbeiten. So schafft das Projekt eine zentrale Grundlage für klimafreundliche Luftfahrtantriebe und eine spätere Serienfertigung. | Laufzeit: 04/2022 - 04/2025

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

Das Projekt »HyFaB3« entwickelt Referenzprozessen für die Produktion katalysatorbeschichteter Membranen (CCM) zur Optimierung von Elektrolyse- und Brennstoffzellentechnologien. Ziel ist die Skalierung der Zellfläche, Reduzierung des Edelmetallgehalts und Erhöhung der Durchsatzraten zur Unterstützung des Markthochlaufs von CCMs. | Laufzeit: 01/2024 - 07/2026

Im Projekt »CORAL-HD« werden leistungs- und lebensdaueroptimierte Katalysatormaterialien für den Einsatz im brennstoffzellenbetriebenen Schwerlastverkehr entwickelt. Gemeinsam mit Projektpartnern aus Wirtschaft und Wissenschaft erforscht das Fraunhofer ISE die Elektroden der Brennstoffzelle. Fokus des Fraunhofer ISE ist dabei die Charakterisierung der Materialien mittels innovativer Methoden. | Laufzeit: 03/2021 - 08/2024