F r a u n h o f e r - I n s t i t u t f ü r S o l a r e E n e r g i e s y s t e m e I SE

WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE

Im Auftrag des Wasserstoffs

»Wasserstoff und Brennstoffzellen sind wichtige Elemente einer nachhaltigen Energiewirtschaft.«

Dr. Christopher Hebling, Abteilungsleiter Energietechnik

Seit über 20 Jahren betreibt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE angewandte Forschung im Geschäftsfeld Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Wir unter-

Unser Angebot für Sie: auf Ihren Bedarf zugeschnitten

stützen Sie bei Ihren Vorhaben und führen Ihre Visionen zu marktreifen Produkten. Für unseren gemeinsamen Erfolg sor-

Wir bieten Ihnen ein großes Spektrum an Forschungs-,

gen ein hohes Maß an Leistungsbereitschaft, das Wissen hoch-

Entwicklungs- und Beratungsleistungen:

qualifizierter Forscher und der Ideenreichtum aller Beteiligten. Wir bieten Ihnen Entwicklungsleistungen in folgenden

• wissenschaftliche Studien

Bereichen:

• Stacks und Systeme für die PEM-Elektrolyse von

• Reformierung flüssiger und gasförmiger Brennstoffe

wenigen Wel bis 5 kWel

• Membran-Elektrolyse

• Wasserstoffgeneratoren auf Basis chemischer Hydride

• Membran-Brennstoffzellen

• vollautomatisierte Reformersysteme mit Produktgasauf-

Zusammen mit Ihnen entwickeln und zertifizieren wir marktfähige Komplettsysteme und Komponenten. Dazu analysie-

bereitung für Bio-Ethanol und -Diesel, Benzin, Kerosin, LPG (Campinggas) und Erdgas von 1 Wel bis 20 kWel

ren wir Ihre Fragestellungen und beraten Sie beim weiteren

• Katalysatorentwicklung und -charakterisierung für

Vorgehen.

Reformersysteme und Gasaufbereitung • Komponenten und automatisierte NT- und HT-Brenn-

Industriell ausgerichtet und wissenschaftlich verankert arbeiten wir: • technologisch fundiert • zielgerichtet • termintreu

stoffzellensysteme von 1 Wel bis wenige kWel • Komponenten und Systementwicklung für Redox-FlowBatterien • Charakterisierung und Modellierung von Komponenten und Systemen

• servicebewusst

• Klimatests und Lebensdaueruntersuchungen

• marktorientiert

• Regelungs- und Sicherheitstechnik • Monitoring von Systemen in Feldtests

Sprechen Sie uns an – wir freuen uns auf Ihre Anfrage. Mehr Informationen finden Sie auf: www.h2-ise.de

• normgerechte Prüfung von Komponenten und Systemen sowie VDE-Zertifizierung



Heizöl betriebener Gasbrenner, der über einen weiten Leistungsbereich moduliert werden kann.

300 Wel -Niedertemperatur-Brennstoffzelle mit luftgekühlten Einzelzellen.

Referenzprojekt: Netzunabhängige Stromversorgung auf Basis verfügbarer Brennstoffe

Die Fraunhofer-Gesellschaft: innovativ und dynamisch

Die Idee: Ein mobiles Brennstoffzellensystem für die Medizintechnik auf Basis von Ethanol.

Die Fraunhofer-Gesellschaft forscht seit nunmehr 60 Jahren

Das Ergebnis: Ein vollautomatisierter Prototyp, der ein

in Hunderten von Technologiefeldern und stellt die Ergeb-

Reformersystem, eine 250-Watt-Brennstoffzelle und die

nisse als Patente, Lizenzen und vor allem in Form von Auf-

Systemregelung umfasst. Das System ist modular aufgebaut.

tragsforschung der Industrie zur Verfügung. Kurz:

Als Brennstoff dient Brennspiritus. Er ist preiswert, unge-

Wir betreiben Forschung für die Praxis.

fährlich und weltweit kommerziell verfügbar. Die elektrische

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist Ihr Forschungsdienstleister

Leistung des Systems steht auf Knopfdruck zur Verfügung.

auf allen ingenieurwissenschaftlichen Fachgebieten. Sie ist

Es wird bei Außentemperaturen zwischen -10 und + 40 Grad

die größte Organisation für angewandte Forschung in Europa.

Celsius betrieben. Der Prototyp kann mit wenig Aufwand in

Heute erarbeiten über 15 000 Mitarbeiterinnen und Mitar-

die Serienproduktion überführt werden.

beiter ein Gesamtbudget von mehr als 1,4 Milliarden Euro.

Die Vorgehensweise: Die Systementwicklung sollte im

»Wir ermöglichen es, Ihr Brennstoffzellensystem mit einem Kraftstoff Ihrer Wahl zu betreiben.«

Dr. Thomas Aicher, Gruppenleiter Wasserstofferzeugung

Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes erfolgen.

bei Fragen rund um Reformer, Brennstoffzellen, Steuerung /

Dazu stimmten die Partner zu Beginn die Spezifikationen des

Regelung und Systemintegration führten in Zusammenarbeit

Systems gemeinsam ab. Das Konsortium sah über die Medizin-

mit herausragenden Partnern in drei Jahren zu dem erfolg-

technik hinaus das hohe Potenzial dieses Systems für weitere

reichen Projektabschluss.

Anwendungen, bei denen es auf eine lange, netzunabhängige Stromversorgung ankommt. Wir übernahmen wesentliche Aufgaben in der Phase der Vor-

Referenzprojekt: Portabler PEM-Druckelektrolyseur zur

bereitung und Antragsstellung. Während der gesamten Lauf-

Wasserstofferzeugung

zeit des Projektes waren wir Projektkoordinator und hatten die Verantwortung für Terminpläne und Budgets.

Die Idee: Eine tragbare Ladestation für Metallhydridspeicher

Unsere langjährige wissenschaftlich-technische Erfahrung

– bedarfsgerechte und sichere Wasserstofferzeugung vor Ort.

Untersuchung reversibler Brennstoffzellen als innovative Energiespeicher.

»Unsere normgerechte Entwicklung und Schutzrechte sichern Ihren Markteintritt.«









Dipl.-Ing. Ulf Groos, Gruppenleiter Brennstoffzellensysteme

Das Ergebnis: Unter unserer Leitung hat ein Verbund von

diesem Hintergrund führen wir seit 2005 mehrere bilaterale

sechs Unternehmen und einer weiteren Forschungseinrich-

und Verbundprojekte mit Partnern aus Mittelstand, Industrie

tung einen portablen PEM-Druckelektrolyseur zur Erzeugung

und Wissenschaft durch. Basis der Entwicklungen ist unser

von Reinstwasserstoff entwickelt. Dies umfasst eine kosten-

breites, internationales Patentportfolio.

optimierte Stack- und Systementwicklung inklusive eines

Der Brennstoff Methanol wurde gewählt wegen seiner hohen

vollautomatisierten Regel- und Sicherheitskonzepts. Der

Energiedichte und der leicht darzustellenden Logistik mit

Wasserstoffgenerator arbeitet bei 10 bar und hat eine Pro-

kostengünstigen Kartuschen. Aus Gründen der Zuverlässig-

duktionsrate von 110 Nl Wasserstoff pro Stunde.

keit und Systemeffizienz sowie der Kostenminimierung sollen

Die Vorgehensweise: Eine vorgelagerte Marktstudie zeigte

sowohl die Kathode als auch die Anode passiv unter Nutzung

den Bedarf auf. Unter der Mitarbeit eines Brennstoffzellen-

von Diffusion und Kapillarwirkung mit den Reaktanden ver-

systemherstellers erarbeiteten wir die benötigten Spezifika-

sorgt werden.

tionen und suchten gemeinsam weitere Partner aus. Eine

Wir entwickeln dabei das Zelldesign und unterstützen die

unserer zentralen Aufgaben hierbei war die Darstellung der

normgerechte Systemarchitektur. Zudem führen wir die

gesamten Wertschöpfungskette.

Lebensdauer- und Klimauntersuchungen durch und unterstützen FWB bei der Auswahl der eingesetzten Komponenten. FWB optimiert die Fertigungs- und Montagetechnologie für

Referenzprojekt: Massenfertigung von Brennstoffzellen

Zellen und Systeme.

durch Spritzguss Die Idee: Die Massenfertigung von Brennstoffzellen durch Spritzguss zusammen mit der FWB Kunststofftechnik GmbH.

Patente und Lizenzen: Profitieren Sie von unseren Ideen

Das Ergebnis: Der Markteintritt der spritzgegossenen Mikrobrennstoffzelle ist mit Partnern für GPS-basiertes Container-

Innovationen bilden die Grundlage Ihres Markterfolgs.

tracking in der Logistik, netzunabhängige Handtuchspender

Diesen durch nationale und weltweite Schutzrechte zu

(z. B. in Autobahnraststätten) und die Industriesensorik für das

sichern, ist uns ein wichtiges Anliegen. In Abstimmung mit

Jahr 2011 geplant.

unseren Patentexperten melden wir unsere Erfindungen

Die Vorgehensweise: Den Weg zur Kommerzialisierung

daher zum Patent an. Sie können unsere Innovationen im

haben wir zusammen mit FWB mehrstufig konzipiert. FWB will

Rahmen von Kooperationsprojekten nutzen oder Lizenzen

sich mit der Fertigung von Mikrobrennstoffzellen ein weiteres

dafür erwerben.

Marktsegment neben der Automobilindustrie aufbauen. Vor

»Wir bieten Ihnen kundenspezifische Prototypen- und Produktentwicklungen.«

Dr. Tom Smolinka, Gruppenleiter Chemische Energiespeicherung

Fraunhofer-Institut für

Gruppenleitung Chemische

Solare Energiesysteme ISE

Energiespeicherung

Heidenhofstraße 2

Dr. Tom Smolinka

79110 Freiburg

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-52 12

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-0

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-93 20

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-90 00

E-Mail: [email protected]

www.ise.fraunhofer.de www.h2-ise.de

Gruppenleitung Brennstoffzellensysteme Dipl.-Ing. Ulf Groos

Abteilungsleitung Energietechnik

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-52 02

Dr. Christopher Hebling

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-92 02

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-51 95

E-Mail: [email protected]

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-91 95 E-Mail: [email protected]

Abteilungsleitung Elektrische Energiesysteme

Gruppenleitung Wasserstofferzeugung

Dr. Günther Ebert

Dr. Thomas Aicher

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-52 29

Tel.: +49 (0) 7 61/45 88-51 94

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-92 29

Fax: +49 (0) 7 61/45 88-91 94

E-Mail: [email protected]

E-Mail: [email protected]

Netzunabhängige Stromversorgung mit Ethanolreformer (Mitte), Brennstoffzellenmodul (links) und Elektronikmodul (rechts).

Wasserstoffproduktion in einem Mikroelektolyseur mit einer Produktionsrate von 5 Nl Wasserstoff pro Stunde.