{"id":10690,"date":"2025-10-14T11:23:00","date_gmt":"2025-10-14T09:23:00","guid":{"rendered":"https:\/\/m2n-converting.com\/?p=10690"},"modified":"2025-10-14T11:27:48","modified_gmt":"2025-10-14T09:27:48","slug":"fraunhofer-ise-innovation-fuer-brennstoffzellen-elektrolyseure","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/m2n-converting.com\/de\/flexconvert\/fraunhofer-ise-innovation-fuer-brennstoffzellen-elektrolyseure\/","title":{"rendered":"Fraunhofer ISE &#8211; Innovation f\u00fcr Brennstoffzellen &#038; Elektrolyseure"},"content":{"rendered":"<p><em>Die Umstellung des Schwer- und Nutzfahrzeugsektors auf emissionsfreie Antriebe treibt das erwartete Produktionsvolumen von Brennstoffzellen. Gleichzeitig gewinnt die Elektrolyse als Baustein f\u00fcr eine emissionsarme Energiewirtschaft an Bedeutung. F\u00fcr den Markthochlauf beider Technologien sind neue Produktionsmethoden n\u00f6tig. Das Fraunhofer ISE hat eine flexible Forschungsplattform f\u00fcr Produktionsforschung an Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) entwickelt, die Komponentenherstellern sowie Maschinen- und Anlagenbauern f\u00fcr Produktionsfragen in diesen Technologien zur Verf\u00fcgung steht. Im Mittelpunkt stehen innovative, kontinuierliche Prozesse, die hohe Durchsatzraten und Kostensenkungen erm\u00f6glichen, etwa Rolle-zu-Rolle. Die Produktionsforschung betrachtet dabei die gesamte Wertsch\u00f6pfungskette einschlie\u00dflich der Qualit\u00e4tskontrolle.<\/em><\/p>\n<p>Getrieben durch die Forderungen nach einem emissionsfreien Schwer- und Nutzlastverkehr investieren Lkw-Hersteller derzeit stark in Antriebe mit Brennstoffzellen. Das erwartete Produktionsvolumen f\u00fcr das elektrochemische Herzst\u00fcck der Brennstoffzelle, die Membran-Elektroden-Einheit (MEA), liegt f\u00fcr 20.000 LKW bei 1,2 Mio. m\u00b2 aktiver MEA-Fl\u00e4che j\u00e4hrlich (d.h. 30 m\u00b2 Membran- und 60 m\u00b2 Katalysatorschicht pro Fahrzeug). F\u00fcr den Elektrolysehochlauf werden pro Gigawatt Zubau 25.000 bis 35.000 m\u00b2 katalysatorbeschichtete Membran ben\u00f6tigt. Diese Mengen sind mit heutigen Herstellungsverfahren jedoch nicht erreichbar. F\u00fcr den erwarteten Markthochlauf m\u00fcssen bestehende Anlagenkonzepte angepasst und skalierungsf\u00e4hige Produktionsmethoden entwickelt werden.<\/p>\n<h2>Forschungsplattform flexibel einsetzbar<\/h2>\n<p>Die Produktionsforschung am Fraunhofer ISE betrachtet die gesamte Wertsch\u00f6pfungskette, vom Katalysatorpulver bis hin zu einer 7-Lagen-MEA, die aus einer zentralen Membran und je zwei Katalysatorschichten, Verst\u00e4rkungsrahmen und Gasdiffusionslagen besteht. Untersucht werden die Einfl\u00fcsse von Prozessdesign und -parametern, Materialien und Komponentenarchitektur auf Kosten, Qualit\u00e4t und Leistung der MEA. Dabei setzen die Forschenden des Fraunhofer ISE bereits am ersten Prozessschritt an, indem sie verschiedene Mischverfahren zur Herstellung von Katalysatortinten, neue Materialien oder an die jeweilige Beschichtungsmethode angepasste Rezepturen untersuchen.<\/p>\n<p>F\u00fcr die weiteren Produktionsschritte von Membranbeschichtung und Trocknung der Katalysatorschicht, Applikation des Verst\u00e4rkungsrahmens bis hin zur Vereinzelung der Gasdiffusionslage entwickelt das Projektteam neue hochratenf\u00e4hige Produktionsverfahren und Anlagenkonzepte. Um die f\u00fcr den Markthochlauf notwendige Skalierung zu erreichen, setzt das Fraunhofer ISE auf kontinuierliche Rolle-zu Rolle-Prozesse. Ziel ist, eine Durchlaufgeschwindigkeit von 10 Metern pro Minute zu realisieren, ein Wert, mit dem die Industrie gut umgehen kann.<\/p>\n<p>Die komplette Produktionskette wird in industrienahen Pilotanlagen im Wasserstoff-Technikum des Fraunhofer ISE erprobt. \u00bbWir sind das weltweit einzige Forschungsinstitut, das Produktionsanlagen in industriellem Ma\u00dfstab inklusive Mikrostrukturanalyse und Charakterisierung von MEAs im Teststand zur Verf\u00fcgung hat, was einen schnellen Transfer aus dem Labor in die Fertigung erlaubt\u00ab, erkl\u00e4rt Ulf Groos, Abteilungsleiter Brennstoffzelle am Fraunhofer ISE.<\/p>\n<h2>Druckverfahren von \u00dcbermorgen<\/h2>\n<p>Ein zentraler Prozessschritt ist die Herstellung der Katalysatorschichten, die entweder auf eine Transferfolie oder direkt auf die Membran aufgedruckt werden. Neben dem bew\u00e4hrten Schlitzd\u00fcsenverfahren k\u00f6nnen die Forschenden des Fraunhofer dank austauschbarer Druckeinheiten auch Rotationsdruckverfahren oder indirekten Tiefdruck erproben. Insbesondere sollen zuk\u00fcnftig zu erwartende Anforderungen hinsichtlich strukturierter MEAs durch neuartige Produktionsprozesse erm\u00f6glicht werden und somit die Produktionstechnik von \u00dcbermorgen vorbereitet werden. Neben der Produktionsforschung f\u00fcr Brennstoffzellen-MEAs k\u00f6nnen die Pilotanlagen auch f\u00fcr die Elektrolyse-MEAs (Protonen-Austausch-Membran und Anionen-Austausch-Membran) genutzt werden.<\/p>\n<h2>Qualit\u00e4tssicherung auch bei hohen Produktionsdurchs\u00e4tzen<\/h2>\n<p>In die Anlage integrierte Messtechnologien sorgen f\u00fcr eine inline Qualit\u00e4tskontrolle, zudem steht eine umfangreiche Analytik zur Verf\u00fcgung. \u00bbTrotz des durchlaufenden Prozesses k\u00f6nnen wir Ver\u00e4nderungen im Produktionsprozess und deren Auswirkungen auf sp\u00e4tere Prozessschritte oder die Produktqualit\u00e4t nachvollziehen. Wir nutzen daf\u00fcr ein Track &amp; Trace-System, das regelm\u00e4\u00dfig Markierungen an den Produkten setzt\u00ab, erl\u00e4utert Projektleiterin Linda Ney vom Fraunhofer ISE. Die auf der Pilotanlage prozessierten MEAs werden zudem in Brennstoffzellen unter variierenden Betriebsbedingungen auf ihre Performance hin getestet.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.ise.fraunhofer.de\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fraunhofer ISE<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Umstellung des Schwer- und Nutzfahrzeugsektors auf emissionsfreie Antriebe treibt das erwartete Produktionsvolumen von Brennstoffzellen. Gleichzeitig gewinnt die Elektrolyse als Baustein f\u00fcr eine emissionsarme Energiewirtschaft an Bedeutung. F\u00fcr den Markthochlauf beider Technologien sind neue Produktionsmethoden n\u00f6tig. 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