Panorama

Laser für die Wasserstoff-Technologie

14.04.2022 - Wasserstoff-Labor mit großer Bandbreite an lasertechnischen Versuchsanlagen öffnet seine Pforten.

Das Gelingen der Energiewende ist eng geknüpft an die Weiter­ent­wick­lung der Wasser­stoff-Techno­logien. Die Brenn­stoff­zelle dabei zur Serienreife zu bringen ist das große Ziel des Fraunhofer-Instituts für Laser­technik. Auf über drei­hundert Quadrat­metern Labor­fläche richtet das Institut dazu ein Wasser­stoff-Labor ein: Eine große Bandbreite an laser­tech­nischen Versuchs­anlagen bietet öffent­lichen Projekten und Industrie­koopera­tionen künftig eine in Deutschland einzig­artige Forschungs­platt­form. Am 5. Mai öffnet das neue Hydrogen Lab erstmals seine Pforten.

Klimafreundlich hergestellter Wasserstoff ermöglicht die Reduzierung der CO2-Emissionen überall dort, wo Energie­effizienz und die direkte Nutzung von Strom aus erneuer­baren Energien nicht ausreichen. Dort kann Wasserstoff, der zu Über­produktions­zeiten mit Strom aus erneuer­baren Energien erzeugt wurde, die Kohle ersetzen. Mit Wasserstoff betriebene Spitzen­last­kraft­werke wiederum könnten die Versorgungs­sicherheit gewähr­leisten.

Mit dem Bau des Hydrogen Labs werden jetzt optimale Rahmen­bedin­gungen geschaffen, die Brenn­stoff­zelle als Herzstück der Wasser­stoff-Techno­logie weiter zu optimieren – bis hin zur Serienreife. Die breit gefächerte technische Ausstattung des Labors auf nur einer einzigen Fläche eröffnet viel­fältige Nutzungs­möglich­keiten für die nahtlose inter­diszi­plinäre Zusammen­arbeit. Öffent­lichen Projekten und Industrie­koopera­tionen gibt das einen einzig­artigen Raum, um Synergie­effekte aller Art auf höchstem wissen­schaft­lichem und techno­lo­gischem Niveau zu erzielen.

Die Aktivitäten im neuen Hydrogen Lab sind in die Instituts­strategie ein­ge­bettet: In verschiedenen Projekten forschen Wissen­schaftler daran, die kosten­optimierte und bedarfs­orien­tierte Serien­produktion von Brenn­stoff­zellen voran­zu­treiben, die Erschließung ihrer techno­lo­gischen und wirt­schaft­lichen Potenziale zu ermöglichen und den struktu­rierten Rollout in Industrie und Gesell­schaft zu beschleunigen.

Forscher des Fraunhofer-ILT beschäftigen sich mit der Optimierung laser­technischer Verfahren zur Fertigung von Bipolar­platten, die in Brenn­stoff­zellen zum Einsatz kommen. Durch die gezielte Struktu­rierung und Beschichtung von Bipolar­platten kann ihre Effizienz und Funktio­nalität maßgeblich verbessert werden. Das Hydrogen Lab bietet den Forschern neue Möglich­keiten, Prozess­ergebnisse aus der Fertigungs­technik mit den gesteckten Performance- und Funktio­nalitäts­zielen zu verknüpfen.

Entlang der Prozesskette zur Herstellung von metallischen Bipolar­platten decken die Anlagen des Labors nicht nur die laser­bezogenen Fertigungs­schritte ab: Das Rubberpad-Forming mit einer hydrau­lischen Presse zum Beispiel ermöglicht die Herstellung von Bipolar­platten in kleinen Stückzahlen. Hervor­zuheben sind außerdem die zur Verfügung stehenden Anlagen zur Struktu­rierung mit Ultra­kurz­puls­lasern, zur laser­basierten Beschichtung sowie zum Hoch­geschwin­digkeits­schweißen und -schneiden. Vorhandene Prüfstände bewerten die laser­gefertigten Komponenten nicht nur hinsichtlich der Wasser­stoff­dichtheit, sondern auch der Effizienz.

„In Deutschland existieren natürlich weitere namhafte Forschungs­einrich­tungen, die sich mit Wasserstoff beschäftigen und mit denen wir in ständigem Austausch sind“, sagt Alexander Olowinsky, Gruppen­leiter Mikrofügen am Fraunhofer-ILT. „Was die Vielfalt der praktischen Möglich­keiten betrifft, ist unser neues Hydrogen Lab jedoch einzigartig.“

Für die Zukunft ist die Umsetzung verschiedener Projekte vorstellbar. „Das kann sowohl die Zusammen­arbeit mit Komponenten­herstellern für Brenn­stoff­zellen sein als auch mit Partnern, die Fertigungs­technik wie Scanner oder Tools zur Prozess­über­wachung herstellen oder Strahl­quellen erproben möchten“, ist Olowinsky überzeugt. Und bereits laufende Projekte könnten ins neue Hydrogen Lab trans­feriert werden. „Die Anlagen decken auch Frage­stellungen ab, auf die wir im Rahmen laufender Unter­suchungen mit Kunden gestoßen sind. Wir erwarten uns deutliche Fort­schritte, weil die neuen Maschinen wesentlich geringere Restrik­tionen im Hinblick auf Geschwindigkeit, Zugäng­lich­keit und Kontrol­lier­barkeit haben.“

Fh.-ILT / RK

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Dienstag, 11.10.2022
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