Neuer Werkstoff für effiziente Brennstoffzellen entwickelt

Mit ThyssenKrupp hat das Forschungszentrum jetzt einen kompetenten Entwicklungspartner für die grossindustrielle Umsetzung gefunden. Der Stahlkonzern stellt die Metalllegierung unter dem Handelsnamen "Crofer 22 APU" her. BMW erprobt das Material bereits in Prototypen: Brennstoffzellen mit dem neuen Werkstoff sollen als Zusatzaggregat im Auto die Batterie und die Lichtmaschine entlasten. Außerdem wäre bei abgeschaltetem Motor beispielsweise der Betrieb einer Standklimaanlage möglich.

Das Jülicher Team um Willem Josef Quadakkers vom Institut für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik entwickelte eine spezielle Metalllegierung: Sie ermöglicht erstmals die Serienproduktion der so genannten Interkonnektoren, die das zentrale Bauelement der Hochtemperatur-Brennstoffzellen darstellen. Bisher war es nicht möglich, die Interkonnektoren kostengünstig und mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften aus metallischen Legierungen herzustellen.

"Die Anforderungen an das Material sind zum Teil widersprüchlich. Das Problem ist, den richtigen Kompromiss zu finden", erklaert Willem Quadakkers. Seinem Team ist das nun gelungen. Der Werkstoff "Crofer 22 APU" besitzt die für die Anwendung in Brennstoffzellen spezifische Kombination von Eigenschaften und vermeidet unter anderem einen entscheidenden Nachteil bisheriger hitzebeständiger Werkstoffe.

Eingesetzt werden kann das High-Tech-Material unter anderem in der
Automobilindustrie. So arbeiten Entwicklungsingenieure der BMW-Group
bereits an einer SOFC-Brennstoffzelle mit Interkonnektoren aus Crofer 22
APU. Die Abkürzung "APU" im Namen des Werkstoffs, die für "Auxiliary
Power Unit" steht, deutet schon auf die Verwendung der Brennstoffzellen
hin - als Zusatzaggregat fuer die Entlastung von Batterie und Lichtmaschine im Auto.

Die Brennstoffzellen benötigen zur Erzeugung der gleichen Menge
elektrischer Energie nur etwa die Hälfte des Kraftstoffs, der verbraucht wird, wenn die Stromerzeugung den "Umweg" ueber Motor, Lichtmaschine und Batterie nimmt. Damit wird der Kohlendioxidausstoss des Fahrzeugs deutlich verringert - und zwar auch dann, wenn die Brennstoffzellen wie geplant zunächst mit Benzin betrieben werden. Der Wasserstoff wird dann ueber einen Reformer aus dem Benzin gewonnen.