Vor allem weniger Kosten

Forschung und Entwicklung rund um Brennstoffzellen bzw. Brennstoffzellenkomponenten beziehen sich vor allem auf Möglichkeiten der Kostenreduktion. Aber auch die Entwicklung neuer Materialien oder die Verbesserung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit sind wichtige Entwicklungsfelder.

Forschung und Entwicklung im Bereich Hausenergie

Bei der Methanreformierung sollen neue, langzeitstabile Komponenten entwickelt werden. Die Integration der Gasaufbereitung in das Gesamtsystem soll zu kompakten und preiswerten Lösungen führen. Längerfristig sind Reformer für weitere Brennstoffe wie Flüssiggas und schwefelfreies Heizöl geplant. Als Meilensteine der Entwicklung sollen die Wirkungsgrade und Standzeiten der Systeme über der Zeit betrachtet werden. Beim Brennstoffzellenstapel haben die Erhöhung der Lebensdauer (in der ersten Phase 10.000 h und in der zweiten Phase 25.000 h) und Zuverlässigkeit sowie die Weiterentwicklung der Produktionsprozesse für beide Zelltypen einen hohen Stellenwert. Bei der PEMFC-Entwicklung im Niedertemperaturbereich sind die Erhöhung der Stapel-Leistungsdichte, die Reduktion des Edelmetallgehalts und des Wasserumsatzes, die weitgehende Unabhängigkeit des Betriebs vom Wassernetz sowie die Erhöhung der CO- und der Schwefeltoleranz die wichtigsten technischen Ziele.

Daneben eröffnet sich durch die CO-resistente Hochtemperaturmembran (120-200°C) eine viel versprechende Technologie u.a. mit Blick auf eine vereinfachte Gasaufbereitung und Wärmetauscher. Für SOFC-Zellen wird angestrebt, die Abhängigkeit der Leistungsdichte von der Betriebstemperatur zu verringern und gleichzeitig deren mechanische Festigkeit, Robustheit und Stabilität bezüglich Lastwechsel zu verbessern. Das Wärmemanagement des Brennstoffzellenstapels soll durch neue konstruktive Lösungen in Kombination mit dem Einsatz neuer Werkstoffe verbessert werden. Die Redoxstabilität (Zutritt kleiner Mengen an Sauerstoff zur Anodenseite der Zellen im heißen Betriebszustand) der Stapel und Stabilität gegenüber thermischen Wechselbelastungen sind eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung serientauglicher SOFC-Systeme kleiner Leistung.

Zeitsparende Lebensdauertests und Simulationsverfahren sollen für die einzelnen Komponenten sowie die Systeme entwickelt werden. Auch die Weiterentwicklung der Produktionsprozesse und die Optimierung der Systemintegration von Brennstoffzellenheizgeräten ist ein wichtiges Ziel zur Kostenreduzierung.