Laser für die Wasserstoff-Technologie
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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