Wasserstoff

Im Projekt »Demo-medVer« entwickeln sechs Fraunhofer-Institute unter der Federführung des Fraunhofer IFF in Magdeburg ein »Baukastensystem« für eine mobile, dezentrale medizinische Versorgung.

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die kritische Erforschung und Implementierung eines regenerativen Verfahrens, bei dem durch einen speziellen mikrobiologischen Fermentationsprozess (Dunkelfermentation) Wasserstoff aus nachwachsenden (Rest- und Abfall-) Stoffen erzeugt wird.

Im Leitprojekt „Offshore Windenergiesysteme für die Wasserstoffversorgung“ arbeitet das Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP daran grünen Wasserstoff mit Hilfe von schwimmenden Windparks zu erzeugen, zu speichern und zu transportieren.

Der Begriff der kommunalen Flotte umfasst die Fahrzeuge der Stadtverwaltung und die Fahrzeuge von städtischen Eigenbetrieben. Verschiedene, zum Teil hoch spezialisierte Fahrzeuge werden benötigt, um die vielfältigen Aufgaben der kommunalen Daseinsvorsorge zu gewährleisten.

Wasserstoff-Technologien nehmen eine Schlüsselposition bei der Transformation der Industrie in Richtung einer nachhaltigen Wertschöpfung ein und sind zentral für die strategische Planung der Zukunftsfähigkeit des Industriestandorts Deutschland.

Ziel des Projektvorhabens I-H₂-Hub-BW ist die Erhebung der Potenziale für die industrielle Nutzung von Wasserstoff und deren Evaluation anhand eines Beispiels. Darüber hinaus sollen Handlungsempfehlungen für die Ausgestaltung von Wasserstoffinfrastrukturen im industriellen Umfeld Baden-Württembergs abgeleitet werden.

Wasserstofftanks für schwere Nutzfahrzeuge sollen den Schwerlastverkehr nachhaltiger machen. Im Projekt CleanPro4HS werden Fertigungstechnologien unter Reinheitsaspekten untersucht. Gerade im Bereich der Fertigungsverfahren für Komponenten besteht noch erheblicher Forschungsbedarf.

Im Projekt »SmartBioH2-BW« bauen Fraunhofer Forscher und Forscherinnen gemeinsam mit Evonik eine Bioraffine­rie auf, die in der Lage ist, aus flüssigen Abfällen und Reststoffen den Zukunftsenergieträger Biowasserstoff und biobasierte Wertstoffe zu gewinnen

Die Fraunhofer-Referenzfabrik für hochratenfähige Elektrolyseurproduktion ist als flexible, multidirektionale, technologieoffene Lösung für die Großserienfertigung von Elektrolyseuren konzipiert. In deren Rahmen werden neuartige Produktions- und Prüfmodule entwickelt. Parallel werden die entsprechenden digitalen Abbilder geschaffen und in einer zentralen virtuellen Architektur verknüpft. Das Fraunhofer IPA entwickelt und implementiert eine standortübergreifende, agile und serviceorientierte Produktions-IT Plattform für die digitale Abbildung der Produktion und Verprobung von Eletrolyseuren.

In dem Verbundprojekt »PEP.IN – Industrialisierung der PEM-Elektrolyse-Produktion« wird eine automatisierte Elektrolyseurfertigung aufgebaut. Dabei liegt der Fokus des Fraunhofer IPA auf mehreren, essentiellen Teilaspekten. Zunächst wird eine umfangreiche Fabrik- und Produktionsplanung erarbeitet. Parallel läuft die Entwicklung von Automatisierungslösungen für eine industrielle Elektrolyseurproduktion.

Im Rahmen von „DEGRAD-EL3-Q“ untersucht das Fraunhofer IPA den Einsatz von Quantencomputingmethoden zur Lebensdaueranalyse von Elektrolyseuren. Das Projekt ist Teil des Leitprojekts H2Giga mit dem Ziel, den industriellen Herstellungsprozess von Elektrolyseuren voranzutreiben. Im Projekt werden verschiedene Methoden des quantenmaschinellen Lernens untersucht, wobei u.a. quantenneuronale Netze zur Lösung von Differentialgleichungen eingesetzt werden. Weiterhin wird erforscht, wie Quantencomputing zur Simulation chemischer Prozesse im Kontext der Degradation von Elektrolyseuren genutzt werden kann.

Der Fokus des Projekts FastPeM: Beschleunigtes Prüfverfahren für eine Massenproduktion von Brennstoffzellen-Stacks liegt auf den der Brennstoffzellen-Stackfertigung nachgeschalteten Prüfprozessen und deren Optimierung.

Der Flachmembranbefeuchter soll den Wirkungsgrad und die Lebensdauer von Wasserstoff-Brennstoffzellen verbessern. Im Projekt FLAMMI untersucht und entwickelt das Fraunhofer IPA gemeinsam mit MAHLE und Schnaithmann ein kosteneffizientes Fertigungskonzept für Flachmembranbefeuchter. Ziel des Projektes ist der Aufbau und der Betrieb einer vollautomatischen Pilotanlage auf Basis eines einsatzfähigen, kosteneffizienten und skalierbaren Fertigungskonzeptes für die Automobilindustrie.

In Kombination mit erneuerbaren Energien kann Wasserstoff fossile Energieträger weitgehend ersetzen und so den Weg zu einer zentralen und dezentralen emissionsfreien Energieversorgung ebnen. Wasserstoff ist vielfältig einsetzbar: Er kann als Kraftstoff in Elektrofahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieben oder als »Range Extender« zur Verlängerung der Reichweite eingesetzt werden.

Ziel des Forschungsprojekts »smartVessel« ist es, die Wartungskosten für Wasserstofftanks zu senken, indem die gesamte Lebensdauer eines Druckbehälters ohne Sicherheitsrisiken ausgenutzt werden kann. Zusätzlich sollen Erkenntnisse gewonnen werden, inwieweit sich der Sicherheitsfaktor reduzieren lässt, ohne das Sicherheitsniveau zu senken.

Technologiespezifisches Design für hochratenfähige Produktionsprozesse.

Die Brennstoffzelle ist ein Beispiel für die Energiegewinnung aus Wasserstoff. Um eine qualitative Messung der Eigenschaften dieser  zu ermöglichen und damit die Oberflächenbeschichtungen und -modifikationen hinsichtlich dieser Anforderungen zu verbessern, wurden geeignete Messverfahren für die Beurteilung von verschiedenen Materialien und Oberflächenbehandlungen entwickelt.