Das NIP hat zum Ziel, den hohen Standard, der bisher in Deutschland erarbeitet wurde, weiter zu entwickeln und zusätzlich die entscheidenden Impulse zu geben, um die nächste Entwicklungsphase – die Marktvorbereitung - anzustoßen. Nach der Niedertemperatur- und Brennwerttechnologie wird die Kraft-Wärme-Kopplung durch Brennstoffzellen den nächsten Technologiesprung im Bereich der Hausenergieversorgung darstellen.

In breit angelegten Demonstrationsprojekten (Leuchtturm-Projekte) wird die Technologie auf ihre Alltagstauglichkeit überprüft. Hierfür sollen Brennstoffzellenheizgeräte in Zusammenarbeit zwischen den Herstellern und Energieversorgungsunternehmen bei Pilotkunden in Wohngebäuden und Gewerbebetrieben installiert werden. Die im Vergleich mit Einzeltestanlagen deutlich höhere Anzahl der Geräte soll den Herstellern ermöglichen, die nächste Stufe der Produktionsverfahren zu entwickeln und zu erproben, um die Grundlage für die spätere Serienfertigung zu legen.

Projektergebnisse sollen einer breiten interessierten Öffentlichkeit bekannt gemacht werden.

Der Ablauf wird in zwei zeitlichen Phasen sowie auf zwei Ebenen (FuE und Demonstration)  stattfinden (siehe Grafik).

Phase 1 dient der Entwicklung von Materialien, Komponenten und Systemen, die in der begleitenden Demonstration erprobt werden. Erkenntnisse aus Phase 1 fließen ein in die FuE-Arbeiten der Phase 2, innerhalb der über 2000 Hausenergie-Anlagen im Praxiseinsatz stehen.

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.

Die Projekte bereiten die Marktpartner (Installateure, Planer, Architekten, Hochschulen und Endkunden) durch praktische Anwendung sowie durch Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen auf die breite Markteinführung der Brennstoffzellensysteme vor.

Die Lieferkette soll durch höhere Stückzahlen in Gang gesetzt und für Zulieferer ein erster Markt geschaffen werden. Rückwirkend können somit Kosten gesenkt und die Investitionen für Endverbraucherpreise attraktiver werden. Auch die Auswirkungen dezentraler Energieerzeugungsanlagen auf elektrische Netze sollen festgestellt und virtuelle Kraftwerke erprobt werden. Darüber hinaus sollen die gewonnenen Ergebnisse zu zielgerichteten FuE-Arbeiten für die nächste Generation der Brennstoffzellensysteme führen und der Optimierung der Produkte zur vollen Marktfähigkeit dienen.

Die Steigerung der Kundenakzeptanz sowie die Weiterentwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen und die praktische Verifizierung der CO₂-Einsparpotenziale stellen weitere Ziele dar.