Projekt-Übersicht: Brennstoffzellen

Welche Grundlagen-​Forschungsprojekte zum Thema Brennstoffzellen forschen

FC-RAT: Wie Brennstoffzellen für den Schwerlastverkehr altern

Das Foto zeigt einen Lastkraftwagen, der über eine Brücke fährt.
Foto: ©thomaslerchphoto - stock.adobe.com

Im Energiesystem der Zukunft fahren zahlreiche PKW batteriebetrieben. Fahrzeuge für den Güter- und Schwerlastverkehr lassen sich hingegen kaum elektrifizieren: Zu groß ist das Gewicht, zu weit sind die Strecken. Um LKW und Busse trotzdem klimafreundlich zu nutzen, eignet sich der Antrieb entweder mit synthetischen Kraftstoffen oder direkt mit Wasserstoff. Für den Direktantrieb braucht es Brennstoffzellen, die die chemische Energie des Wasserstoffs in Bewegungsenergie umwandeln. Um möglichst effiziente und langlebige Zellen entwickeln zu können, ist es wichtig, zu wissen wie Brennstoffzellen altern – und wie diese Alterung verlangsamt werden kann. Dazu gehört auch die Frage, welche Betriebsstrategien dazu beitragen, dass Brennstoffzellen effizient laufen und dabei möglichst wenig Leistung verlieren. Genau das untersucht das Projekt FC-RAT. Erst im Labor, später auch in der Praxis mit kommerziellen Brennstoffzellen.

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Langtitel: Fuel Cell Realistic Aging Trend Modelling

Förderkennzeichen: 03EW0011A-C

Gesamtfördersumme: ca. 2,8 Mio. Euro

Partner: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Koordination), Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, AVL Deutschland GmbH

Projektlaufzeit: 01.01.2021 – 30.06.2024

Kontakt in das Projekt:

Dr. Dietmar Gerteisen
Koordinator des Projekts FC-RAT
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

+49 (0) 4588-5205

CORAL-HD: Brennstoffzellen-Elektroden mit langer Lebensdauer für Nutzfahrzeuge

Das Foto zeigt einen Lieferwagen, der über eine Brücke fährt.
Foto: ©Kadmy - stock.adobe.com

Wie das Projekt FC-RAT widmet sich auch Coral-HD der Verbesserung von Brennstoffzellen für den Nutzverkehr. Während sich FC-RAT der Alterung von Brennstoffzellen eher analytisch nähert und sich den Auswirkungen von Betriebsstrategien auf die Lebenserwartung widmet, wird’s bei CORAL-HD praktisch: Das Projekt will Materialien für besonders langlebige (> 30.000 Stunden) Brennstoffzellen-Elektroden entwickeln. Weitere Infos folgen in Kürze.

Langtitel: CATALYST OPTIMIZATION RESEARCH FOR STABLE ACTIVITY OVER LIFE-TIME IN HEAVY DUTY FUEL CELLS – Katalysator-Optimierungs-Vorhaben für stabile Aktivität über die Lebensdauer in Nutzfahrzeug-Brennstoffzellen

Förderkennzeichen: 03SF0614A-D

Gesamtfördersumme: ca. 3,3 Mio. Euro

Partner: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Koordination), Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG, Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Kontakt in das Projekt:

Dr.-Ing. Severin Vierrath
Koordinator des CORAL-HD Projekts
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

+49 761 203-54060
 

ECatPEMFCplus: Wie eine innovative Anode Korrosion an Brennstoffzellen verhindern soll

Das Foto zeigt eine Brennstoffzelle, an den Motor eines Fahrzeugs angeschlossen.
Foto: ©xiaoliangge - stock.adobe.com

Wie die Projekte FC-RAT und CORAL-HD verschreibt sich auch das Projekt ECatPEMFCplus dem Ziel, die Lebensdauer von Brennstoffzellen für mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge zu erhöhen. Im Speziellen konzentriert sich das Projekt auf die Anoden der häufig verwendeten Protonen­aus­tausch­membran-Brennstoffzellen (PEMFC). Sie gewinnen aus Wasser­stoff und Sauerstoff aus der Luft Strom, den dann ein E-Motor für elektrischen Antrieb nutzt. Die Brennstoffzelle muss unter harschen Bedingungen arbeiten. Beispielsweise muss sie auch bei niedrigen Tempera­turen starten und schnell zwischen Bremsen und Beschleunigen wechseln. Dadurch kann es zu einer Spannungsumkehr kommen, die wiederum zu Kohlenstoffkorrosion an der Anode der Zelle führt. Das zerstört nach und nach die Brennstoffzelle. Das Ziel von ECatPEMFCplus ist daher ein neuer Anoden­kata­lysator, der unter Normalbedingungen die Wasserstoffreaktion der Brenn­stoffzelle betreibt, aber bei Spannungsumkehr durch eine Nebenreaktion Kohlenstoffkorrosion vermeidet. Durch Optimierung beider Funktionen in einem Materialsystem soll dieser Ansatz deutlich kostengünstiger werden als bisherige Lösungen und somit den Weg für eine erschwingliche Wasserstoff-Mobilität ebnen. Weitere Infos folgen in Kürze.

Langtitel: Neuartige bifunktionelle Elektrokatalysatoren für Brennstoffzellenanwendungen

Förderkennzeichen: 03SF0617A–C

Gesamtfördersumme: ca. 1,5 Mio. Euro

Partner: Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig (Koordination), Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG

Projektlaufzeit: 01.03.2021 – 29.02.2024

Kontakt in das Projekt:

Prof. Dr. Mehtap Özaslan
Koordinatorin des ECatPEMFCplus Projekts
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

+49 (0) 531 391 65792
 

SOC-Degradation_2: Warum Elektrolyseure auf Basis von Festoxid-Elektrolyten so schnell altern

Das Foto zeigt eine blaue Farbwolke in Wasser vor weißem Hintergrund.
Foto: ©Anna81 - stock.adobe.com

Brennstoffzellen auf Basis von Festoxid-Elektro­lyten erreichen im Vergleich zu alkalischen oder PEM-Systemen die höchste Effizienz. Das Problem: Die sogenannte SOC-Technologie ist weniger lang lebensfähig und weniger robust als die weniger effizienten Alternativen. Das Projekt SOC-Degradation_2 will dazu beitragen, dass sich das ändert, indem es Alterungsprozesse in SOC-Systemen analysiert. Weitere Infos folgen in Kürze.

Langtitel: Transfer von Erkenntnissen in Produkte für einen "Grünen Wasserstoff"-Vektor

FKZ: 03SF00621A-D & F-J

Gesamtfördersumme: ca. 5 Mio. Euro

Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH – Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-9), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – Institut für Technische Thermodynamik, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. – Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Hexis GmbH, KERAFOL Keramische Folien GmbH & Co. KG, Karlsruher Institut für Technologie – IAM-WET, MANN+HUMMEL GmbH, SOLIDpower GmbH, Sunfire GmbH

Projektlaufzeit: 01.03.2021– 29.02.2024

Kontakt in das Projekt:

Dr. L.G.J. de Haart
Koordinator des Projekts SOC-Degradation_2
Forschungszentrum Jülich GmbH

+49 (0) 2461 61-6699
 

WirLebenSOFC: Analyse von Alterungsprozessen bei Festoxidbrennstoffzellen mit maschinellem Lernen und Simulationsmodellen

Das Bild zeigt grüne Farbe in Wasser aufsteigen - vor einem blauen Hintergrund.
Foto: ©Anna81 - stock.adobe.com

Wie das Projekt SOC-Degradation_2 widmet sich auch das Projekt WirLebenSOFC der Alterung von Festoxidbrenn­stoffzellen (SOFC) zur Rückverstromung von Grünem Wasserstoff. Mit experimentellen Untersuchungen und Simulationen will das Projekt Alterungsprozesse verstehen und Maßnahmen zur Zelloptimierung für den Wasserstoffbetrieb ableiten. Dabei werden auch Methoden des maschinellen Lernens und physikalische Simulationsmethoden eingesetzt. Durch die Kombination der Methoden werden hybride Modelle entwickelt, um die Güte der Lebensdauervorhersage weiter zu verbessern und um eine präzisere Analyse der Alterungs­mecha­nismen zu ermöglichen. Weitere Infos folgen in Kürze.

Langtitel: Verständnis der Wirkzusammenhänge der Alterungsmechanismen zur Lebensdauervorhersage von SOFCs

Förderkennzeichen: 03SF0622A–F

Gesamtfördersumme:4.801.558 €

Partner: Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung (Koordination), Forschungszentrum Jülich GmbH, Hochschule Aalen - Hochschule für Technik und Wirtschaft, Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), RJL Micro und Analytic Bernhard E. Heneka GmbH Gesellschaft für angewandte Elektronenmikroskopie und Analytik

Projektlaufzeit: 01.04.2021 – 29.02.2024

Kontakt in das Projekt:

Dr. Ingo Kerkamm
Koordinator des Projekts WirLebenSOFC
Robert Bosch GmbH

+49 (0)711 811-38369
Ingo.Kerkamm@de.bosch.com