{"id":89755,"date":"2023-03-14T02:30:00","date_gmt":"2023-03-14T01:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=89755"},"modified":"2023-03-14T09:28:56","modified_gmt":"2023-03-14T08:28:56","slug":"kreislaufwirtschaft-brennstoffzelle-ein-leben-ist-nicht-genug","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/kreislaufwirtschaft-brennstoffzelle-ein-leben-ist-nicht-genug\/","title":{"rendered":"Kreislaufwirtschaft Brennstoffzelle: ein Leben ist nicht genug"},"content":{"rendered":"\n
Wie m\u00fcssen Stapel aus Brennstoffzellen (Stacks) in Fahrzeugen beschaffen sein, damit die eingesetzten Materialien am Ende des Produktlebens in automatisierten Prozessen demontiert, wiederverwertet oder am besten sogar wiederverwendet werden k\u00f6nnen? <\/p>\n\n\n\n
Dieser Frage gehen vier Fraunhofer-Institute im Verbund Stack to Piece (Stack2P) des Nationalen Aktionsplans Brennstoffzellen-Produktion (H2GO) nach. Das Ziel: bereits vor Beginn der industriellen Gro\u00dfserienproduktion von Stacks deren Produktdesign so zu beeinflussen, dass eine zerst\u00f6rungsfreie Demontage erleichtert wird. Denn intelligentes Produktdesign und effiziente Demontageprozesse sind entscheidende Voraussetzungen, damit es m\u00f6glichst viele Bauteile aus ausgedienten Stacks in ein zweites Produktleben schaffen. Die weltweit erste Forschungsanlage f\u00fcr die vollautomatisierte Zerlegung von Stacks nimmt im Rahmen von Stack2P nun im Forschungscampus Open Hybrid LabFactory (OHLF) in Wolfsburg ihren Betrieb auf.<\/p>\n\n\n\n
Das Fraunhofer IWU koordiniert in H2GO insgesamt 19 Fraunhofer-Institute, um die Grundlagen f\u00fcr eine effiziente Gro\u00dfserienfertigung von Brennstoffzellensystemen zu legen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Lastenmobilit\u00e4t, also auf Brennstoffzellen, die an Bord eines Nutzfahrzeugs Wasserstoff in Strom umwandeln.<\/p>\n\n\n\n
Ein wichtiger Teil dieses Aktionsplans ist der Verbund Stack2P (Stack to Piece), der die Kreislauff\u00e4higkeit dieser Produktionskonzepte sicherstellen soll. Die Fraunhofer-Institute IWU (am Standort Wolfsburg), IFAM und IKTS b\u00fcndeln dazu unter Leitung des Fraunhofer IST ihre Kr\u00e4fte. Das Projektziel lautet, ein umfassendes Konzept der Wiederverwendung (Reuse), Wiederaufbereitung (Refurbishment), Reparatur (Repair) oder \u2013 wo unumg\u00e4nglich \u2013 des Recyclings f\u00fcr s\u00e4mtliche Teile und Komponenten des Stacks zu entwickeln. Ein Beispiel: Geh\u00e4use sollten so konzipiert sein, dass sie mehrfach verwendbar sind. Selbst Dichtungen werden k\u00fcnftig weitgehend recycelbar sein.<\/p>\n\n\n\n
Anspruchsvolle mechanische Trennung der Komponenten<\/h5>\n\n\n\n
Demontageprozesse m\u00fcssen den komplexen Aufbau von Brennstoffzellensystemen ber\u00fccksichtigen. Als Herzst\u00fcck einer Brennstoffzelle fungiert die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) mit der Protonenaustauschmembran, in der die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie stattfindet. Die MEA wird durch zwei Bipolarplatten umschlossen. Mehrere in Serie geschaltete Brennstoffzellen bilden ein Stack (Stapel). Beim zerst\u00f6rungsfreien Zerlegen eines Stacks gilt es, zahlreiche F\u00fcgeverbindungen zu l\u00f6sen und dabei die h\u00f6chstens 0,10 mm d\u00fcnnen Bipolarplatten nicht zu besch\u00e4digen.<\/p>\n\n\n\n
Heutige Zerlegungsprozesse sind weitgehend manuell und f\u00fcr eine k\u00fcnftige effiziente Wiedergewinnung von Bauteilen und Komponenten im industriellen Ma\u00dfstab nicht geeignet. In Stack2P wird daher die gesamte Prozesskette betrachtet, von der Datenerfassung (Typ des Stacks) \u00fcber das Entstapeln (Abnehmen) und automatisierte Trennen aller Komponenten bis zur Entnahme der MEA. Das Fraunhofer IKTS pr\u00fcft in Stack2P den Zustand der Brennstoffzellen am Ende ihrer Nutzung; das Fraunhofer IST entwickelt in ST2P eine Recyclinglinie und nachhaltige Recyclingkonzepte f\u00fcr PEM-Brennstoffzellen. Ein Fokus sind chemische Prozesse zur Zerlegung der MEA, um das teure Edelmetall Platin wiederzugewinnen.<\/p>\n\n\n\n
Arbeitsschwerpunkte f\u00fcr das Fraunhofer IWU sind Verfahren zur mechanischen Trennung der Komponenten, also automatisierte Demontage-Prozesse einschlie\u00dflich Erkennen und L\u00f6sen von F\u00fcgeverbindungen und nicht zuletzt die Entwicklung von Richtlinien und Prozessen f\u00fcr Produkt und Produktion. In Wolfsburg baut das Fraunhofer IWU nun zusammen mit dem Industriepartner Aumann Limbach-Oberfrohnau GmbH eine Forschungs-Anlage zur vollautomatisierten Zerlegung von Brennstoffzellen-Stacks auf; das Fraunhofer IFAM errichtet gleichzeitig am Standort Bremen ein Entstapel-Modul, um Erkenntnisse zu Klebeverbindungen zu gewinnen.<\/p>\n\n\n\n
Serienanlage f\u00fcr industriellen Ma\u00dfstab aus Forschungsanlage ableitbar<\/h5>\n\n\n\n
Dank der vom Fraunhofer IWU und Aumann konzipierten, weltweit einmaligen Forschungsanlage wird es nach Projektabschluss m\u00f6glich sein, Serienanlagen f\u00fcr die sortenreine Trennung aller Bestandteile eines Brennstoffzellensystems im industriellen Ma\u00dfstab zu entwickeln. Zur sp\u00e4teren Skalierbarkeit der Anlage geh\u00f6ren insbesondere Erkenntnisse f\u00fcr Taktzeiten. Im Pilot-Betrieb geht es mit einem 10-Sekunden-Takt beim Entstapeln los; f\u00fcr den sp\u00e4teren industriellen Serienbetrieb wird eine Reduzierung auf rund 1 Sekunde angestrebt. Als mindestens genauso wichtig sch\u00e4tzt das Forscherteam um Dennis Weintraut M. Sc. jedoch ein, was es im Projekt f\u00fcr eine optimierte Auslegung von Brennstoffzellen-Systemen in ihrem ersten Produktleben lernen kann \u2013 damit viele weitere Produktleben folgen k\u00f6nnen: \u00bbMit der im Projekt entwickelten Pilotanlage k\u00f6nnen wir erstmals Brennstoffzellensysteme automatisiert demontieren. Wir wollen wichtige Rohstoffe im Kreislauf halten, damit Ressourcen schonen und die Abh\u00e4ngigkeit von Importen reduzieren.\u00ab <\/p>\n\n\n\n
Stack2P<\/h5>\n\n\n\n
Wie m\u00fcssen Stapel aus Brennstoffzellen (Stacks) in Fahrzeugen beschaffen sein, damit die eingesetzten Materialien am Ende des Produktlebens in automatisierten Prozessen demontiert, wiederverwertet oder am besten sogar wiederverwendet werden k\u00f6nnen? Dieser Frage gehen vier Fraunhofer-Institute im Verbund Stack to Piece (Stack2P) des Nationalen Aktionsplans Brennstoffzellen-Produktion (H2GO) nach.<\/p>\n\n\n\n