Das Projekt "Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen für den mobilen Bereich (H2-Mobil)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Südwestfalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Standort Soest, Fachbereich Elektrische Energietechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist es Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe in Elektrofahrzeuge unterschiedlichen Typs (Maxi-Scooter/Motorroller und Orthopädie-Scooter/Ortocar) zu implementieren, zu testen und die Komponenten soweit zu entwickeln, dass die Produktion einer Nullserie möglich ist. Die Speicherung des Wasserstoffs erfolgt in Metallhydridspeichern deren Gehäuseform möglichst an die Platzverhältnisse im jeweiligen Fahrzeug angepasst ist. Im Maxi-Scooter wird die Brennstoffzelle das Batteriesystem des Fahrzeugs unterstützen, beim Orthopädie-Scooter aber einen wesentlichen Teil der Betriebsenergie zur Verfügung stellen. Der elektrische Speicher dient hier nur Pufferzwecken. Um ein optimales Zusammenspiel der Komponenten zu erreichen, wird ein geeignetes Energiemanagement entwickelt und implementiert. Die Entwicklung erfolgt durch eine fachübergreifende Zusammenarbeit von drei Arbeitsgruppen der Hochschule mit mehreren lokalen KMU's verschiedener Branchen und anderen externen Forschungseinrichtungen. Der Ablauf der Arbeiten erfolgt anhand eines Balkenplanes unter Berücksichtigung der festgelegten Meilensteine und wird über ein Projektmanagement (Einbindung des zugehörigen Fachgebietes der Hochschule) unterstützt bzw. gesteuert. Zusätzlich dient die Einrichtung eines Beirates der kontinuierlichen Evaluierung des Projektfortschrittes. Neben der direkten Fahrzeugvermarktung unter Einbeziehung der Hochschule (Lizenzvergaben) ergeben sich weitere Nutzungsmöglichkeiten über für die entwickelten H2-BZ-Systeme hinaus. Die Projektergebnisse fließen auch unmittelbar in die Lehre und weiterführende F&E-Arbeiten ein. Zukunftsorientierte Aspekte der Energietechnik werden gestärkt und erweitern das Profil der Hochschule. Die Vermarktung der Ergebnisse wird durch den hochschuleigenen Technologie- und Wissenstransfer unterstützt. Der 'Transfer über Köpfe' wird durch die Einbindung von Ma-, Ba- und Promotionsarbeiten und durch den temporären Personalaustausch mit den KMU's gewährleiste
Das Projekt "Entwicklung eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems mit thermisch integriertem Metallhydridspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt. Die Projektdurchführung begann im April 2007. Zunächst wurde am ZBT ein Konzept für einen flüssigkeitstemperierten HT-PEM Brennstoffzellenstack entwickelt. Als Lösungsansatz wurden in den Stack integrierte Wärmeübertragerplatten gewählt. Es musste sichergestellt sein, dass keine Temperierflüssigkeit den Stack verunreinigen kann. In Zusammenarbeit mit dem Rapid Technology Center (RTC) der Universität Duisburg-Essen, wurde die Möglichkeit von lasergesinterten VA- Wärmeübertragerplatten realisiert. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe dieser Wärmeübertragerplatten ein HT-PEMStack in der geforderten Leistungsklasse von 280 Wel erfolgreich über einen Zeitraum von zwei Jahren betrieben werden kann ohne Kontamination der Elektroden durch das Kühlfluid. Der Stack wurde zunächst im Teststand am ZBT vermessen und später im System mit dem Metallhydridspeicher im gekoppelten Betrieb eingesetzt. Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim/Ruhr (MPI) konnte das Natriumalanat zunächst in kleinen Mengen hergestellt werden. Mit Hilfe des Hochenergiemahlens und der Verwendung von geeigneten Katalysatoren wurde in mehreren Batchansätzen eine ausreichende Menge hergestellt, um eine Charakterisierung vor allem bezüglich der Wärmeleitfähigkeit durchführen zu können. Das Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) hat ein Speicherkonzept entworfen. Ein erster Speicherprototyp wurde erfolgreich mit 67 g Natriumalanat befüllt. Das Befüllen des Speichers ist eine aufwändige Angelegenheit, die nur unter Inertgas in speziellen Anlagen durchgeführt werden kann, da das Natriumalanat stark hygroskopisch und unter Luftkontakt selbstentzündlich ist. Mit dem ersten Prototyp konnten jedoch praktische Erfahrungen gesammelt werden. Bei der Untersuchung des Speichermaterials lag ein Hauptaugenmerk auf der Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, denn für einen erfolgreichen Betrieb ist es zwingend erforderlich, eine genügend große Wärmemenge zur Desorption des Wasserstoffs in den Stack einkoppeln zu können. Abschließend kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass das Ziel des Vorhabens zum allergrößten Teil erreicht wurde, da die wichtigen Hauptkomponenten des Systems wie der Hochtemperaturmetallhydridspeicher sowie die flüssigkeitstemperierte Hochtemperatur Brennstoffzelle erfolgreich entwickelt worden sind. Für eine vollständige Integration zu einem prototypischen Brennstoffzellensystem müssen jedoch noch weiterführende Entwicklungen durchgeführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendungen und Fertigungstechnik von fortschrittlichen Metallhydridspeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKN Sinter Metals Engineering GmbH durchgeführt. Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen fortschrittliche Metallhydrid (MH)-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffe HGV (basierend auf Mg- und Ti-haltigen Legierungen) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamte Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. GKN wird an der Anwendungsanalyse, Konzepterstellung und seiner Umsetzung von vorne an aktiv teilnehmen. Mit Know-How im Bereich Pulverherstellung und seine Verarbeitung wird GKN die HGV mitentwickeln, herstellen und testen, mit dem Hinblick auf spätere großtechnischen Markteinführung. Parallel zu den Messungen an HGV werden die FEM-Simulationen durchgeführt, die mit Erkenntnissen aus In-operando Methoden übereinstimmt und optimiert werden. Für die ausgewählte Anwendung wird ein Demonstrator entwickelt und gebaut.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung und Testung von Leichtmetallhydrid-Graphit-Verbundmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Im F/E-Verbundvorhaben FORMEN sollen fortschrittliche Metallhydrid-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte leichtmetallbasierte HGV (Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffe) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamt Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. Für die Erreichung der Projektziele sind acht Arbeitspakete vorgesehen, die zeitlich und ressourcenseitig sorgfältig geplant wurden: 1. Anwendungsanalyse, Konzeptumsetzung; 2. Herstellung HG-Verbundmaterial; 3. Werkstoffcharakterisierung; 4. In-operando-Neutronen-Untersuchungen von MH-Speichern; 5. FEM-Simulationen; 6. Demonstratoranwendung; 7. Verwertung der Ergebnisse; 8. Projektmanagement.
Das Projekt "Teilvorhaben: In-Operando-Untersuchungen zur Wasserstoffverteilung in Metallhydridspeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, Fachgebiet Struktur und Eigenschaften von Materialien durchgeführt. Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen fortschrittliche MH-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte leicht-metallbasierte HGV (basierend auf Mg- und Ti-haltigen Legierungen) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamt Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. Die Aufgabe der TU Berlin ist dabei vor allem die in-operando-Untersuchung der Wasserstoff-Verteilung zur Optimierung der Materialstruktur. Mit diesen Untersuchungen wird das Hauptziel verfolgt, technisch relevante Systemlösungen abzuleiten, HGV derart herzustellen und in entsprechende Speicherbehälter so zu integrieren, dass sie dauerhaft form- und damit alterungsbeständig bleiben, was den Weg für deren technische Nutzung auf industriellem Maßstab ebnet. Zur Erreichung der Vorhabenziele werden in diesem Teilvorhaben tomographische und radiographische in-situ Methoden eingesetzt, die es ermöglichen die Wasserstoffverteilung sowie die Mikrostruktur und -morphologie der Materialien zwei- bzw. dreidimensional während der Hydrierung und Dehydrierung zu untersuchen. Hierbei werden sowohl schnelle Echtzeitmessungen als auch sehr hochortsaufgelöste (bis 1 Mikro m) in-situ Neutronen Tomographie- und element-selektive ex-situ Synchrotron-Tomographie-Untersuchungen durchgeführt. Unter anderem wird dabei auch erstmalig ein hochortsauflösendes Detektorsystem aufgebaut und eingesetzt, um die 3D-Struktur-Eigenschaftsbziehungen zwischen Gefügemorphologie und Wasserstoffverteilung aufzudecken.