{"id":78747,"date":"2022-01-22T02:46:00","date_gmt":"2022-01-22T01:46:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=78747"},"modified":"2022-01-22T08:36:44","modified_gmt":"2022-01-22T07:36:44","slug":"elektrolyseure-sollen-massenware-werden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/elektrolyseure-sollen-massenware-werden\/","title":{"rendered":"Elektrolyseure sollen Massenware werden"},"content":{"rendered":"\n

Wer Wasserstoff als Energiequelle nutzen will, braucht Elektrolyseure<\/a>. Doch die sind rar und teuer, weil sie bisher noch weitgehend von Hand gefertigt werden. Damit sie k\u00fcnftig im industriellen Ma\u00dfstab produziert werden k\u00f6nnen, entwickelt ein Forschungsteam vom Fraunhofer IPA derzeit eine durchg\u00e4ngig automatisierte Elektrolyseurfabrik.<\/p>\n\n\n\n

Wasserstoff ist auf der Erde reichlich vorhanden. Allerdings ist er sehr reaktionsfreudig und daher in Molek\u00fclen gebunden, in Wasser (H2<\/sub>O) zum Beispiel. Wer das gasf\u00f6rmige Element als emissionsfreie Energiequelle nutzen m\u00f6chte, muss den Wasserstoff also zun\u00e4chst aus dem Wassermolek\u00fcl herausl\u00f6sen. Daf\u00fcr gibt es sogenannte Elektrolyseure. Sie spalten Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff (H2<\/sub>) und Sauerstoff (O) auf. Brennstoffzellen k\u00f6nnen den Wasserstoff wieder in elektrischen Strom umwandeln, der dann Motoren antreibt. Oder der Wasserstoff wird in Hoch\u00f6fen direkt verbrannt.<\/p>\n\n\n\n

Da Wasserstoff bei der Energie- und Verkehrswende eine wichtige Rolle spielt, braucht die Welt in absehbarer Zeit massenhaft neue Elektrolyseure. Doch die werden bisher noch weitgehend in Handarbeit gefertigt, was sehr viel Zeit braucht, teuer und fehleranf\u00e4llig ist. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA wollen deshalb zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie die Fertigung von Elektrolyseuren durchg\u00e4ngig automatisieren. \u00bbZiel ist eine automatisierte Elektrolyseurfabrik im Gigawatt-Ma\u00dfstab\u00ab, sagt Friedrich-Wilhelm Speckmann vom Zentrum f\u00fcr digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA. \u00bbDie hier innerhalb eines Jahres produzierten Elektrolyseure sollen also eine aufaddierte Nominalleistung von mindestens einem Gigawatt haben.\u00ab<\/p>\n\n\n\n

Roboter sollen k\u00fcnftig das Stacking \u00fcbernehmen<\/h5>\n\n\n\n

Ein Elektrolyseur besteht aus zwei Elektroden \u2013 der positiv geladenen Anode und der negativ geladenen Kathode \u2013 und einem Separator, in diesem Fall einer Protonen-Austausch-Membran (PEM). Um die Leistung zu erh\u00f6hen, werden viele Elektrolysezellen zu einem sogenannten Stack gestapelt. Dieses Stacking geschieht bisher noch gr\u00f6\u00dftenteils in Handarbeit, k\u00f6nnte in Zukunft aber von Robotern erledigt werden.<\/p>\n\n\n\n

Weil aber nicht nur das Stacking, sondern die gesamte Produktionslinie automatisiert werden soll, m\u00fcssen die Forscherinnen und Forscher auch s\u00e4mtliche vor- und nachgelagerte Prozesse, bis zum Einfahren der Gesamtsysteme, ber\u00fccksichtigen. Dabei reichen die Aufgaben von der Fabrik- und Produktionsplanung, \u00fcber die Bauteiltests bis hin zu den End-of-Line-Pr\u00fcfst\u00e4nden. Zus\u00e4tzlich werden im Konsortium auch neuartige Stackdesigns entwickelt, die zuk\u00fcnftige Produktionsverfahren vereinfachen und somit beschleunigen.<\/p>\n\n\n\n

Fertigungssystemplanung, Roboter und Sensoren f\u00fcr die Elektrolyseurfabrik<\/h5>\n\n\n\n

Um die automatisierte Elektrolyseurfabrik verwirklichen zu k\u00f6nnen, bauen die Projektpartner zun\u00e4chst eine Fertigungslinie nach dem aktuellen Stand der Technik auf. Diese wird dann St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck modular angepasst und erweitert, damit die einzelnen Prozesse besser als bisher ineinandergreifen und automatisiert ablaufen. Dabei kl\u00e4ren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine ganze Reihe offener Fragestellungen, zum Beispiel: Welche Robotertopologie eignet sich f\u00fcr das Stacking am besten? Wie muss ein Roboter die Bauteile greifen und wie schnell darf er sich dabei maximal bewegen, um die sensiblen Komponenten nicht zu besch\u00e4digen? Welche optischen Sensoren sollen zur Qualit\u00e4tssicherung in die Anlage integriert werden? Welche Fertigungstechnologien erm\u00f6glichen eine Skalierung der Elektrolyseurproduktion? Wie muss eine vollkommen automatisierte Elektrolyseurfabrik aussehen und aufgebaut sein?<\/p>\n\n\n\n

Antworten auf diese und viele weitere Fragen will das Forschungsteam bis 31. M\u00e4rz 2025 gefunden haben. Dann n\u00e4mlich l\u00e4uft das Forschungsprojekt \u00bbIndustrialisierung der PEM-Elektrolyse-Produktion\u00ab (PEP.IN) aus, welches das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) mit \u00fcber 20 Millionen Euro f\u00f6rdert. Beteiligt sind an dem Verbundprojekt neben dem Fraunhofer IPA auch das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, die MAN Energy Solutions SE, die H-TEC Systems GmbH, die Audi AG, die VAF GmbH, das Zentrum f\u00fcr Brennstoffzellen-Technik GmbH und das Forschungszentrum J\u00fclich GmbH. PEP.IN ist Teil des Leitprojekts \u00bbH2Giga\u00ab, einem von drei Wasserstoff-Leitprojekten, die einen zentralen Beitrag des BMBF zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie bilden.<\/p>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n

Fraunhofer IPA<\/a> | Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA 2022<\/a><\/p>\n

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