Material Innovativ 2006
Stand und Perspektiven der keramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) für mobile Anwendungen
Das Fraunhofer Institut Keramische Technologien und Systeme (IKTS) aus Dresden deckt das Feld der technischen Keramik von der grundlagenorientierten Vorlaufforschung bis zur Produkt-Anwendung in seiner ganzen Breite ab. Hierzu stehen uns über 100 hervorragend ausgerüstete Labors und Technika auf über 9200 m2 Nutzfläche zur Verfügung. Ausgehend von einem soliden Werkstoffwissen in keramischen Hochleistungswerkstoffen erstrecken sich die Entwicklungsarbeiten über die gesamte Wertschöpfungskette bis hin zur Prototypenfertigung. Das IKTS zeichnet sich damit durch eine dreifache Kompetenz in: Werkstoff Know How, Fertigungstechnologien und System- bzw. Produktintegration aus. Das IKTS ist dabei gleichermaßen auf die beiden Technologieplattformen Struktur- und Funktionskeramik ausgerichtet. Chemiker, Physiker und Werkstoffwissenschaftler arbeiten hierzu interdisziplinär zusammen, wobei alle Arbeiten durch versierte Forschungsingenieure und Techniker begleitet werden.
Neben den Keramikherstellern stehen insbesondere die Keramikanwender als Projektpartner im Fokus. Das IKTS möchte sich hierbei als kompetenter Ansprechpartner und erster Anlaufpunkt für alle keramikbezogenen Problemstellungen anbieten und so quasi als „One Stop Shop“ für die Keramik dienen. Unsere Mission sehen wir somit speziell in der Verbindung verschiedener Technologiewelten. Unseren Partnern möchten wir die Welt der Keramik mit ihren vielfältigen innovativen Lösungsmöglichkeiten eröffnen.
Die keramische Hochtemperaturbrennstoffzelle SOFC (solid oxide fuel cell) bildet einen wesentlichen Forschungsschwerpunkt des IKTS. Einen herausragenden Meilenstein der Arbeiten auf diesem Gebiet stellt die Entwicklung eines eigenen SOFC Stack Moduls dar. Diese Brennstoffzellenstapel (Stack) bilden das Herzstück eines SOFC Systems, da hier die eigentliche elektrochemische Umwandlung der Brennstoffe in elektrische Energie erfolgt.
Hochtemperaturbrennstoffzellen können mit konventionellen fossilen Brennstoffen wie Erdgas, Benzin und Diesel aber auch mit regenerativen Energieträgern wie Biogas oder auch Wasserstoff betrieben werden. Sie wandeln diese ohne Umweg direkt in Strom und Wärme um. Die keramischen Hochtemperaturbrennstoffzellen haben im Vergleich zu anderen Brennstoffzellentypen den höchsten elektrischen Wirkungsgrad.
Aufbauend auf den Ergebnissen am IKTS wurde im Jahre 2003 eine Kooperation mit den Firmen Webasto AG und der Bayer AG Tochter H.C. Starck GmbH realisiert. Ziel dieser Kooperation war die Entwicklung kommerzialisierbarer Stacks für mobile Brennstoffzellensysteme (APU: auxiliary power unit). Mit der Material- und Komponentenkompetenz von H.C. Starck und der Systemkompetenz von Webasto hat sich diese Partnerschaft als äußerst schlagkräftig erwiesen. Innerhalb kürzester Zeit konnte ein neues Stack Design entwickelt werden, mit dem weltweit die Technologieführerschaft auf diesem Gebiet angestrebt wird.
Um die Kommerzialisierung dieser Stacks konsequent voranzutreiben, haben die Webasto AG und die H.C. Starck GmbH im Mai 2005 das Joint Venture „Staxera GmbH“ gegründet. Die Staxera GmbH ist als „Spin In“ in einem ausgewiesenen Bereich des IKTS untergebracht, so dass Produktion und Entwicklung optimal zusammen arbeiten können. Zukünftig sollen die SOFC Stacks sowohl für mobile als auch für stationäre Anwendungen eingesetzt werden.
Der Leiter des IKTS Prof. Dr. Alexander Michaelis sagt zum Stand und Perspektiven der keramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) für mobile Anwendungen: „Die Gründung der Firma Staxera GmbH ist ein gutes Beispiel für die Innovationsfähigkeit am Standort Deutschland, die viel besser ist als ihr Ruf. Am Fraunhofer IKTS haben wir zunächst in langjähriger Kleinarbeit Forschung auf dem Gebiet der Hochtemperaturbrennstoffzellen betrieben und so letztendlich aus Geld Wissen generiert. Dabei waren wir so erfolgreich, dass wir viele Industriepartner gewinnen konnten und nun mit dem Webasto und H.C. Starck JV Staxera die SOFC-Stack Technologie bis zur Kommerzialisierung bringen konnten. Damit realisieren wir die eigentliche Innovation, die ja bedeutet aus dem Wissen wieder Geld und damit Arbeitsplätze zu generieren. Das ist exakt die Aufgabe der Staxera GmbH, - Den gigantischen Brennstoffzellenmarkt zu erschließen. Die Deutsche Solar AG hier ganz in der Nähe im sächsischen Feiberg ist ein leuchtendes Beispiel wie man im Bereich innovativer Energietechnologien erfolgreich sein kann. Aus wenigen Mitarbeitern ist hier in kurzer Zeit ein international führendes Unternehmen auf dem Gebiet der Solarzellen mit über 600 Mitarbeitern und stark steigender Tendenz entstanden. Das ist genau die Zielrichtung für Staxera auf dem Gebiet der Brennstoffzellen. Mit dem erreichten Stand sehen wir der Kommerzialisierung der SOFC Technologie speziell für mobile Anwendungen sehr zuversichtlich entgegen.
Dresden den 26. Mai 2006
Ihr Ansprechpartner
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
Katrin Schwarz
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
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E-mail: Katrin.Schwarz@ikts.fraunhofer.de
Website: www.ikts.fraunhofer.de
