Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology IISB

Das Thema Elektromobilität ist aktuell wie nie - und innovative Konzepte sind gefragt. Mit der Verleihung der DRIVE-E-Studienpreise im Porsche Museum in Stuttgart zeichneten das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Fraunhofer-Gesellschaft vier Preisträgerinnen und Preisträger für ihre exzellenten Arbeiten zu Themen der Elektromobilität mit Preisgeldern bis zu 6.000 Euro aus.

Ein weltweit einmaliges System zur kompakten Speicherung großer Mengen an Energie wird am Fraunhofer IISB in Erlangen aufgebaut und in ein modernes Gleichstromnetz integriert. Im Rahmen des Leistungszentrums Elektronik­systeme (LZE) wird damit erforscht, wie ein solcher Energiespeicher zur sicheren und sauberen Energieversorgung von Industriebetrieben und größeren Gebäudekomplexen beitragen kann.

Das Grundkonzept besteht darin, aus überschüssiger elektrischer Energie, etwa von einer lokalen Photovoltaik-Anlage, Wasserstoff zu erzeugen und diesen in einem organischen Trägerstoff sicher und kompakt – auch über längere Zeiträume – zu speichern. Für die spätere Nutzung kann der Wasserstoff wieder aus dem Trägerstoff freigesetzt und mit einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt werden.

Die Forschungsarbeiten bringen wichtige Erkenntnisse, wie Speichersysteme auf Basis flüssiger Wasserstoffträger in lokale Energiesysteme integriert werden können.

Am Fraunhofer IISB in Erlangen wurde ein Verstromungssystem entwickelt, welches wasserstoffreiches Abgas aus einer Halbleiterfertigungsanlage in elektrische Energie verwandelt. Dies schont Ressourcen und erhöht die Effizienz in der Halbleiterproduktion. Das Herzstück der Verstromungsanlage bildet ein modernes Brennstoffzellen­system. Den Forschern des IISB ist es gelungen, dass damit auch nicht-reine wasserstoffreiche Gasgemische verstromt werden können.

Das Herzstück des Verstromungssystems bildet eine Polymer-Elektrolyt-Membran(PEM)‑Brennstoffzelle, welche den Wasserstoff aus dem Abgas mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft effizient in elektrische Energie wandelt. Durch Modifikationen am Brennstoffzellensystem, die von IISB-Forschern entwickelt wurden, ist es gelungen, dass das Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffkonzentrationen zwischen 40 und 100 Vol.‑% arbeiten kann. Es ist damit in der Lage, auch nicht-reinen Wasserstoff bzw. ein Wasserstoffgemisch zu verstromen. Herkömmliche Brennstoffzellensysteme erfordern hingegen eine Wasserstoffreinheit von mindestens 99,97 Vol.‑%. Damit gelang die weltweit erstmalige Verstromung von Epitaxieabgas in einer Brennstoffzelle.