Referenzprojekte

Drähte aus Formgedächtnislegierungen (FGL) können als Aktoren oder Sensoren eingesetzt werden. Für Anwendungen, bei denen Gewicht und Bauraum eine entscheidende Rolle spielen, ist eine elektrische Isolation der Drähte notwendig, um Miniaturisierung und Strukturintegration zu ermöglichen. Im Projekt KRÄFTE wurde ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung von FGL-Draht mit Parylene entwickelt.

Bipolar-Halbplatten sind ein zentraler Bestandteil von Brennstoffzellenstacks (BP-HP). Ein Trend in der BP-HP-Fertigung zielt auf den Einsatz sehr geringer Blechdicken ab. Aktuell wird der Einsatz von dünnen BP-HPs mit Blechdicken von bis zu 50 µm angestrebt. Im Rahmen des Projekts wird der Einfluss des Schneidspaltes auf die Schnittflächenqualität dieser dünnen Edelstahlbleche untersucht.

Um der derzeit langen Ladezeit von Batteriesystemen entgegenzuwirken, wird ein innovatives Schnellladesystem entwickelt, das anstelle von klassischen Steckkontakten einen Stirnflächenkontakt verwendet. Um Ladeleistungen im Megawattbereich zu ermöglichen, wird eine elektrische Kontaktfläche so funktionalisiert, dass der Übergangswiderstand reduziert und die thermischen sowie die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Am Fraunhofer IWU werden die Kontaktoberflächen nach der simulationsgestützten Auslegung und der Entwicklung und Umsetzung der erforderlichen Fertigungstechnologien experimentell charakterisiert.

Die Herstellbarkeit von Bipolarplatten im »kleinen Maßstab« durch Hydroforming hat das Fraunhofer IWU bereits in mehreren Forschungsprojekten, u.a. anhand der IWU-Bipolarplatte mit einer Aktivfläche von ca. 300 cm², nachgewiesen. Dabei wurde umfassendes Prozessverständnis geschaffen und die Machbarkeit verschiedener geometrischer Strukturen untersucht. Auf dieser Wissensgrundlage entwickeln wir das Verfahren weiter mit dem Ziel, die technischen und wirtschaftlichen Vorteile des Hydroformings zur Fertigung von Bipolarplatten für neue Anwendungsbereiche nutzbar zu machen.

Im Projekt »Innovative Technologieentwicklung für eine wandelbare PEM-Stacks-Pilotlinie« entwickelt das Fraunhofer IWU das passive Hydroforming zur Herstellung von Bipolarplatten. Mit dem neuen Werkzeugsystem erfolgt anschließend eine umfassende Prozessanalyse, bei der technologische und wirtschaftliche Potenziale des Verfahrens identifiziert bzw. validiert und quantifiziert werden.

Bipolarplatten für Brennstoffzellen werden nach aktuellem Stand der Technik überwiegend aus austenitischen Edelstählen mit einer Blechdicke im Bereich von 75 µm bis 100 µm hergestellt. Das Verhältnis von beanspruchtem Bauraum zur daraus erzielbaren Leistung kann mit einer Blechdickenreduzierung auf 50 µm weiter verbessert werden. Für die Herstellung dieser ultradünnen Bipolarplatten haben wir eine Prozesskette entwickelt.

Wie müssen Stapel aus Brennstoffzellen (Stacks) in Fahrzeugen beschaffen sein, damit die eingesetzten Materialien am Ende des Produktlebens in automatisierten Prozessen demontiert, wiederverwertet oder am besten sogar wiederverwendet werden können? Dieser Frage geht der Verbund Stack to Piece (Stack2P) des Nationalen Aktionsplans Brennstoffzellen-Produktion (H2GO) nach. Das Ziel: bereits vor Beginn der industriellen Großserienproduktion von Stacks deren Produktdesign so zu beeinflussen, dass eine zerstörungsfreie Demontage erleichtert wird. Denn intelligentes Produktdesign und effiziente Demontageprozesse sind entscheidende Voraussetzungen, damit es möglichst viele Bauteile aus ausgedienten Stacks in ein zweites Produktleben schaffen.

Mit dem Vorhaben H2-»Clean Energy City« bzw. den daraus erfolgten Investitionen werden bei den Projektpartnern Arbeiten zur Wasserstoffforschung ermöglicht. Der Ansatz ist transferorientiert und zielt darauf ab, die im »Clean Energy City« demonstrierten Lösungen im Anschluss in konkrete Anwendungen außerhalb des Labormaßstabs zu übertragen.

Wie kann Wasserstoff zur dezentralen Energieversorgung von Fabriken eingesetzt werden? Um diese Frage beantworten zu können, wurde am Fraunhofer IWU eine Wasserstoffversuchsanlage, das »H2-Kraftwerk« aufgebaut. Das H2-Kraftwerk ermöglicht die Erzeugung von Wasserstoff sowie die Speicherung und Rückwandlung in elektrische Energie. Das H2-Kraftwerk ist als modulares Gesamtsystem ausgelegt. Als Testbed mit umfangreicher Messtechnik bietet es für Ihre Wasserstoffsystemkomponenten eine Plattform zur Validierung unter realen Anwendungsbedingungen.