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Brennstoffzelle

Zellstoff

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Seit zwölf Jahren als Zukunftsalternative im Gespräch, scheint der Brennstoffzellenantrieb noch immer in weiter Ferne zu sein. Doch es geht in kleinen Schritten voran.

16.02.2007 Klaus-Ulrich Blumenstock

Christian Mohrdieck, Leiter der Entwicklung beim Brennstoffzellen-Pionier Daimler-Chrysler, kennt die Skepsis. "Anders als in den neunziger Jahren ist uns heute aber klar, wie weitere Entwicklungsschritte auszusehen haben und welche Zeit sie in Anspruch nehmen." Seine Prognose: Bis etwa 2012 wird ein Technologiestand erreicht sein, der höhere Stückzahlen sinnvoll erscheinen lässt.

Den aktuellen Stand repräsentiert die A-Klasse F-Cell, derzeit in einer Erprobungsflotte von 60 Exemplaren unterwegs. Den nächsten Entwicklungsschritt, im Forschungsauto F 600 HyGenius angedeutet, soll eine B-Klasse nachvollziehen. Dabei geht es, so Mohrdieck, nicht nur um funktionelle Verbesserungen. Vor allem müssen die Kosten gesenkt werden. Beispiel Brennstoffzellen-Stack: Dieser Block macht etwa 60 Prozent des Systempreises aus. Ihn von den hohen Kosten des Katalysatormaterials Platin zu entlasten ist also permanente Herausforderung.

Forderung: Verkleinerung des Gesamtsystems

Bereits um 90 Prozent konnte der Platingehalt seit dem Urvater "Necar 1" reduziert werden, weiß der Experte, "aber das Ziel ist, das teure Material um weitere 90 Prozent zu reduzieren - bei nochmals verbesserter Funktionalität." Eine weitere entscheidende Forderung ist die Verkleinerung des Gesamtsystems und damit eine Steigerung seiner Leistungsdichte, auch durch Einsparung von Komponenten. Beispielsweise jener Einrichtung, die zur Befeuchtung der Membranfolie bislang notwendig ist. Da der Synthese-Prozess aber ohnehin Wasser erzeugt, soll er die Zelle künftig selbst damit versorgen.

Platingehalt senken, Befeuchtung reduzieren und Leistungsdichte erhöhen, fasst Mohrdieck die Schwerpunkte der kommenden Jahre zusammen. Gerade die beiden letzten Punkte trieben auch die VW-Forscher bei der Suche nach neuen Konzepten um. So entstand eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, die die Wolfsburger jüngst als technologischen Durchbruch präsentierten.

Anders als das von Daimler-Chrysler, Opel oder Honda eingesetzte System arbeitet das von VW bei deutlich höheren Betriebstemperaturen von etwa 120 Grad Celsius. Hintergrund: Um das Wasser in der Zelle nicht zum Sieden zu bringen und sie irreparabel zu schädigen, ist sie auf ein leistungsfähiges - also großes und teures - Kühlsystem angewiesen, das die Innentemperatur auch unter extremer Belastung auf rund 80 Grad limitiert. Bei der Hochtemperatur-Zelle findet die Protonenleitung dagegen nicht über Wasser, sondern über Phosphorsäure statt. Die Säure hat zwar ähnliche Eigenschaften wie Wasser, aber einen höheren Siedepunkt.

Zudem haben es VW-Forscher geschafft, Membran und Elektroden so zu kombinieren, dass das im Betrieb entstehende Wasser die Phosphorsäure nicht auswäscht. Ein eigenes Befeuchtungsaggregat wird damit überflüssig. Bei vergleichbarer Leistung könnte das System kleiner, leichter und billiger werden als bei der Konkurrenz.


Noch mindestens zehn Jahre bis zur Serienreife

Freilich sehen die Experten ihre Zelle erst 2010 zur Erprobung bereit, bis zur Serienreife werden wohl weitere zehn Jahre ins Land ziehen. Aber: "Erst mit unserer Hochtemperatur-Brennstoffzelle wird es möglich, alle Anforderungen des Kundenbetriebs zu erfüllen", ist VW-Forscher Wolfgang Steiger überzeugt.

Interessant findet auch Mohrdieck den von VW eingeschlagenen Weg, obwohl er noch eine lange Strecke voller Unwägbarkeiten sieht. "Ich kann und will nicht ausschließen, dass die nächsten Jahre nochnobelpreisverdächtige Quantensprünge hervorbringen, verlassen kann ich mich darauf aber nicht. Immerhin kennen wir jetzt aber zumindest einen Weg, auf dem man mit viel Kleinarbeit das Ziel erreichen kann."

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