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Treibstoff für Mikrobrennstoffzellen - Miniatur-Elektrolyseur für die Befüllung von Metallhydridspeichern

13.04.2006 - (idw) Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Mikro-Brennstoffzellen werden zunehmend interessant als Ergänzung zu konventionellen Akkus oder Batterien für die Stromversorgung unserer mobilen Kommunikations- und Freizeitgeräte wie Handys, Laptops, Camcorder und PDAs.

Doch woher kommt der Wasserstoff für die Brennstoffzelle? Und wie kann er gespeichert werden? Gegenwärtig geschieht dies in den meisten portablen Brennstoffzellen-Anwendungen mit Hilfe von Metallhydridspeichern, in denen der Wasserstoff an Metallpulver angelagert ist. Für die dezentrale und schnelle Befüllung solcher Metallhydridspeicher mit hochreinem Wasserstoff hat das Freiburger Fraunhofer ISE ein Miniatur-Elektrolysesystem entwickelt. In nur zwölf Minuten erzeugt es aus Wasser genügend Wasserstoff, um beispielsweise einen Camcorder für zwei Stunden mit Energie zu versorgen. Ein Prototyp des Mini-Elektrolyseurs wird vom 24.-28. April 2006 auf der Hannover Messe gezeigt.

Um die kurze Beladungszeit für den Metallhydridspeicher zu realisieren, fassten die Wasserstofftechnologen des Fraunhofer ISE 15 Elektrolysezellen zu einem Stapel zusammen. Die einzelnen Zellen sind aus einem speziellen Kunststoff in einem serientauglichen Spritzgussverfahren gefertigt. Dadurch reduzieren sich die Kosten für die bipolaren Platten um circa 90 Prozent und das Gewicht des Elektrolysestapels wird halbiert.

Für die Beladung der Metallhydridspeicher wird der Wasserstoff bei einem Druck von 10 bar bereitgestellt und in einem Membranmodul wartungsfrei getrocknet. Eine nachgeschaltete zweite Trocknungsstufe erlaubt die achtfache Verlängerung der Gebrauchsdauer.

Ein ebenfalls am Fraunhofer ISE entwickeltes, auf einen Micro-Controller basiertes Regelungskonzept gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb des Systems auf Knopfdruck. Eine umfassende Sicherheitsanalyse ist Grundlage für die auf Hardware-Komponenten aufgebaute Sicherheitsstrategie des Systems.

"Mikrobrennstoffzellen-Systeme sind für die Energieversorgung von netzfernen und portablen elektronischen Geräten eine Zukunftstechnologie mit hohem Potenzial", sagt Dr. Christopher Hebling, Leiter der Abteilung Energietechnik am Fraunhofer ISE. In diesem Zusammenhang zeigt das Institut gleichzeitig mit dem Mini-Elektrolyseur auch seine neuesten Arbeiten auf dem Gebiet der Brennstoffzellenentwicklung. "Derzeit weiten wir den Einsatzbereich unserer Mikrobrennstoffzellen auf extreme Temperaturbereiche und damit für den Einsatz im Außenbereich aus", so Christopher Hebling. Ob bei eisigen Temperaturen von -20° C oder bei extremer Sommerhitze mit +40° C, das Mikro-Brennstoffzellensystem startet immer.

Die Miniaturisierung des Elektrolysesystems und das Mikro-Brennstoffzellensystem für die Außenanwendung wurden vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert und in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung durchgeführt, Projektträger ist der VDI/VDE-IT.

Hannover Messe, 24.-28. April 2006, Fraunhofer ISE
Halle 13 "Hydrogen + Fuel Cells", Stand E90/2

Mikroenergietechnik ist eine der zwölf "Perspektiven für Zukunftsmärkte" der Fraunhofer-Gesellschaft. Einen Überblick über die Fraunhofer-Aktivitäten auf diesem Gebiet, unter Federführung des Fraunhofer ISE, gibt zudem der Stand der Fraunhofer-Gesellschaft D22 in Halle 2.

Ansprechpartner für weitere Informationen:
Ulf Groos, Marketing Wasserstofftechnologie
Fraunhofer ISE
Tel. +49 (0) 7 61/45 88-52 02
Fax +49 (0) 7 61/45 88-92 02
E-Mail: ulf.groos@ise.fraunhofer.de

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