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Hersteller-News: Volkswagen

Mittwoch, 1. November 2006 VW vor Durchbruch bei der Brennstoffzelle

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Betankung des VW Touran HyMotion an der Wasserstofftankstelle im Technologiezentrum Isenbüttel. Foto: Auto-ReporterBetankung des VW Touran HyMotion an der Wasserstofftankstelle im Technologiezentrum Isenbüttel. Foto: Auto-Reporter

Volkswagen hat Teile der Brennstoffzelle weiter entwickelt, die die Zukunftstechnologie kleiner, effizienter und vor allem billiger machen soll und eine Serienreife näher rücken lässt. Im Detail hat die Volkswagen Forschung insbesondere Membran und Elektroden der Brennstoffzelle neu entwickelt, um aus chemischer Energie elektrische Energie zu gewinnen, die ein Fahrzeug antreiben kann. Das Geheimnis liegt in der höheren möglichen Betriebstemperatur.

 

Die Niedrigtemperatur (NT)-Brennstoffzelle wird bei einer Membran-Temperatur von rund 80 Grad Celsius betrieben. Steigt die Temperatur deutlich über diesen Wert, bricht die Brennstoffzellenleistung ein und die Zelle nimmt irreparablen Schaden. Deshalb besitzen Fahrzeug-Prototypen mit NT-Brennstoffzellen ein extrem aufwendiges und teures Kühlsystem. Allein die Kühlerfläche ist etwa dreimal so gross wie bei Dieselmotoren. Zudem müssen in einem NT-System die zugeführten Gase Wasserstoff und Luft permanent befeuchtet werden, da ansonsten ebenfalls die Energieproduktion einbricht und die Brennstoffzelle dauerhaft beschädigt wird. Auch diese Befeuchtung der in der Membran eingelagerten Wassermolekühle bringt unerwünschtes Zusatzgewicht und verschlingt Raum und Geld.
Die von Volkswagen entwickelte Hochtemperatur-Membran kann dagegen in Verbindung mit neu konzipierten Elektroden ohne Leistungsverlust bei Temperaturen von 120 Grad dauerhaft ohne zusätzliche Befeuchtung "gefahren" werden. Bei der Hochtemperatur-Brennstoffzelle findet die Protonenleitung über Phosphorsäure statt. Diese Säure hat ähnlich gute elektrolytische Eigenschaften wie Wasser, weist allerdings einen höheren Siedepunkt auf. Deshalb reicht bei dem System ein deutlich einfacheres Kühlsystem und Wassermanagement aus. Und das reduziert das Gewicht und die Kosten. Darüber hinaus verringert sich der Raumbedarf des Brennstoffzellen-Systems um mehr als 30 Prozent.
Allerdings gab es auch hier ein bislang nicht gelöstes Problem: Es entstand, wie bei der Niedrigtemperatur-Membran, so genanntes Produktwasser. Das Wasser drang in die Membran ein und wusch die Phosphorsäure aus. Es kam wiederum zur Unterbrechung des Stromflusses. An dieser Stelle scheiterten bislang alle Versuche, eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf Basis bekannter Materialien für Fahrzeuge nutzbar zu machen. Die Lösung: Auf einer speziellen Siebdruckmaschine, wie sie im Bereich der Halbleitertechnik verwendet wird, beschichteten die Forscher im Volkswagen Technologiezentrum Isenbüttel mehrere Vlies-Elemente aus Kohlenstoff mit einer neuartigen Paste. Die so neu entstandenen Elektroden wurden schließlich in Brennstoffzellen-Stapeln (Stacks) umfangreichen Tests unterzogen. Volkswagen geht davon aus, bis 2010 erste Versuchsträger auf die Räder zu stellen, eine Serienreife einer bezahlbaren Lösung erwarten die Wolfsburger nicht vor 2020.

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