Bereit für die Zukunft: Forscher entwickeln robotische Hochgeschwindigkeits-Montage für Brennstoffzellen

Wasserstoff wird als einer der Energieträger der Zukunft gesehen. Nicht nur als Speichermedium für Energie, aus der dann stationär Strom oder Energie produziert werden, sondern in Zusammenarbeit mit Brennstoffzellen auch als Säule für die Mobilitätswende. Speziell im Güterverkehr bieten Brennstoffzellen gegenüber der klassischen Elektromobilität diverse Vorteile. Forscher haben nun eine Methode entwickelt, mit der Brennstoffzellen robotisch in Massenherstellung produziert werden können – und zwar in einer Form, die in Zukunft durchaus im Güterverkehr zum Einsatz kommen können.

Hier am Campus Schwarzwald in Freudenstadt soll bis 2023 eine Demonstrationsanlage entstehen.
Bild:Campus Schwarzwald

Beim Stapeln von Brennstoffzellen ist Präzision gefragt

Die Herausforderung in Sachen Brennstoffzellen im Güterverkehr ist, dass diese zu Stapeln kombiniert werden müssen, um die nötige Leistung erreichen zu können. Der Brennstoffzellen-Motor eines Lastwagens etwa benötigt einen Brennstoffzellen-Stack, in dem ca. 400 aufeinandergestapelte Lagen von Bipolarplatten und Membran-Elektrodeneinheiten kombiniert werden. Diese Stacks erfordern bei der Produktion höchste Präzision – jede noch so kleine Abweichung mindert die Leistung des Systems.

Jedoch ist die Produktion der Stacks bisher kaum automatisiert und somit recht teuer. Wenn die Brennstoffzelle im Güterverkehr der Zukunft eine Rolle spielen wollen, muss die Produktion soweit wie möglich automatisiert werden. Dies scheiterte bisher jedoch an den technischen Bedingungen.

Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und des Centrums für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald) arbeitet daran, die Produktion von Brennstoffzellen-Stacks zu automatisieren. Im Rahmen des Projekts „H2FastCell“ wollen die Forscher bis 2023 eine Art Roboterzelle entwickeln, die Brennstoffzellen-Stacks automatisch und mit hoher Geschwindigkeit montiert.

Eine Schicht pro Sekunde dank Robotertechnik

Die Roboterzelle besteht aus einem Montageroboter, der die Stacks aus Bipolarplatten und Membran-Elektrodeneinheiten im Wechsel gleichzeitig stapeln kann. Die Technologie scannt die einzelnen Schichten, während der Roboter sie greift und kann mehrere Stacks gleichzeitig produzieren. So kann der Roboter eine ergriffene Schicht spontan dem Stack zuordnen, auf den sie am besten passt. So kann eine möglichst hohe Präzision bei der Produktion garantiert werden.

Letztlich soll die Zelle nur noch eine Sekunde pro Schicht benötigen. Für den Stack mit 400 Schichten für einen Lastwagen würde das System somit nur etwa 13 Minuten benötigen.

„ Wenn der Durchsatz der Stacks derart erhöht wird, ist damit die Grundlage für die industrielle Massenproduktion von Brennstoffzellen gelegt. Die Preise würden fallen und der Einsatz von Brennstoffzellen in mobilen Schwerlastanwendungen wäre endgültig wettbewerbsfähig„, so Friedrich-Wilhelm Speckmann vom Fraunhofer IPA. Bis 2023 soll in Freudenstadt eine Demonstrationsanlage entstehen, in der die automatisierte Brennstoffzellenmontage demonstriert werden soll.

via Fraunhofer IPA