Die Hochschule Esslingen ist Partner in dem EU weiten Projekt FURTHER-FC (Further Understanding Related to Transport limitations at High current density towards future ElectRodes for Fuel Cells) mit einem Gesamtbudget von 2,7 Mio Euro im Rahmen des Horizon 2020 Förderprogramms für Forschung und Innovation der Europäischen Kommission. Dieses Programm soll Herstellung und Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen in großem Umfang unterstützen und fördern.
Die Bedeutung der Wasserstofftechnik wächst schnell. Sie umfasst viele Bereiche von der Erzeugung bis zur Nutzung. Besonders interessant ist der unter Einsatz regenerativer Energien hergestellte - CO2-neutrale - grüne Wasserstoff, der auch zu einer zukünftigen, nachhaltigen Elektromobilität beitragen wird. Diese wird neben der Nutzung rein batterieelektrischer Fahrzeuge auch den Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen erfordern, die ihre elektrische Energie aus Wasserstoff gewinnen. Um ihn mit noch höherer Effizienz zu nutzen, sind die aktuell vorhandenen Brennstoffzellen weiter zu verbessern.
Rolle der Hochschule Esslingen
Brennstoffzellen enthalten Membranen mit beidseitig aufgebrachten katalytisch aktiven Schichten, die von Wasserstoff, Luft und Wasserdampf durchströmt werden. Die Transportbedingungen für diese Gase werden von der mikroskopischen Struktur katalytischen Schichten bestimmt und davon hängt die am Ende abgegebene elektrische Leistung ab. Sind diese Strukturen auf Mikro- bzw. Nanometerebene bekannt, können sie zur Verbesserung der Brennstoffzelle modifiziert werden. Dieses Ziel hat FURTHER-FC. Seitens der Hochschule Esslingen ist daran das Labor für Rasterkraftmikroskopie (Leitung: Prof. Dr. Hanno Käß) in der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften, Energie und Gebäudetechnik beteiligt. Hier untersucht Dr. Tobias Morawietz mit extrem hoher Ortsauflösung die Struktur und Funktion der Membranen. Dabei werden nadelförmige Sonden verwendet, die im Idealfall eine Messung mit nur wenigen Atomen als Kontakt ermöglichen. Dadurch kann die Stromverteilung im Nanometermaßstab gemessen werden. Auch elektrochemische und mechanische Eigenschaften werden mit hoher Auflösung ermittelt, was mit anderen Methoden so nicht möglich ist. Die Analysen sind auf Elektrolysezellen zur Herstellung von Wasserstoff übertragbar.
Koordination und Förderung
Das Projekt wird vom CEA (Französische Kommission für alternative Energien und Atomenergie) koordiniert und von Partnern in ganz Europa bearbeitet, die über umfangreiche Erfahrungen bei der Herstellung und Prüfung von Brennstoffzellen haben (Toyota Europe, (CEA), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)), modernste experimentelle Techniken einsetzen (CEA, DLR, Paul Scherrer Institut, Universität Montpellier, Hochschule Esslingen, Imperial College London ) und Modellierungswerkzeuge anwenden (CEA, DLR, Nationales Polytechnisches Institut Toulouse). Das Projekt wird auch von internationalen Einrichtungen (The Chemours Company, University of Calgary) unterstützt.
Das Projekt FURTHER-FC hat eine Förderung von "Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking" unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 875025 erhalten. "Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking" wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union, Hydrogen Europe und Hydrogen Europe Research unterstützt. (aus dem Englischen übersetzt)
