Brennstoffzellen in Serie: Fraunhofer-Forschung ebnet Weg zur Massenproduktion
Die Brennstoffzelle gilt als Hoffnungsträger für eine klimafreundliche Energiezukunft – sei es im Verkehr, in der Industrie oder bei der dezentralen Stromversorgung. Doch bislang scheitert ihr breiter Einsatz oft an der Wirtschaftlichkeit: Die Komponenten sind teuer, die Produktionsprozesse komplex und nicht auf große Stückzahlen ausgelegt. Genau hier setzt das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderte Projekt »H2GO« an. Ziel ist es, die industrielle Serienfertigung von Bipolarplatten – den zentralen Funktionseinheiten der Brennstoffzelle – effizienter, kostengünstiger und robuster zu gestalten.
Im Projekt »H2GO« entwickeln 19 Fraunhofer-Institute gemeinsam neue Produktionstechnologien für Bipolarplatten – das Herzstück der Brennstoffzelle.
Im Zentrum der Forschung stehen zwei unterschiedliche Fertigungsansätze: die diskrete Umformung im Folgeverbundwerkzeug und das kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Während bei der diskreten Methode einzelne Bipolarplattenhälften mit hoher Taktung geprägt werden, setzt das kontinuierliche Verfahren auf eine durchgängige Walzprägung metallischer Folien. Beide Verfahren werden am Fraunhofer IPT in Aachen weiterentwickelt – mit dem Ziel, sie für die industrielle Großserie zu qualifizieren.
Dabei geht es nicht nur um die reine Formgebung: Die Forschenden integrieren zusätzliche Funktionen wie ein Erwärmungsmodul zur besseren Umformbarkeit des Materials sowie eine Inline-Qualitätsprüfung, die Produktionsfehler frühzeitig erkennt. Auch die Rückverfolgbarkeit spielt eine zentrale Rolle: Mithilfe von Data-Matrix-Codes und Laserscannern lässt sich der gesamte Produktionsprozess lückenlos dokumentieren – ein wichtiger Schritt hin zu einer datengetriebenen, fehlerarmen Fertigung.
Intelligente Maschinen, langlebige Werkzeuge
Ein weiterer Fokus liegt auf der Optimierung der Maschinen selbst. Sensorik an den Prägewalzen liefert Echtzeitdaten über Verformungen, die in Simulationen validiert und zur Verbesserung des Maschinendesigns genutzt werden. Zusätzlich wird der Walzspalt präzise geregelt, um die Maßhaltigkeit der Bauteile zu sichern. Auch der Verschleiß der Werkzeuge wird systematisch untersucht: An einem eigens entwickelten Prüfstand testen die Forschenden verschiedene Walzenmaterialien auf ihre Standzeit – eine wichtige Grundlage für die wirtschaftliche Bewertung der Verfahren.
Mit diesen Entwicklungen schafft das Projekt »H2GO« die Voraussetzungen für eine skalierbare und wirtschaftliche Brennstoffzellenproduktion in Deutschland.
