Brennstoffzellen und Elektrolyse
Wasserstoff-Brennstoffzellen besitzen einen hohen Wirkungsgrad. Sie nutzen Wasserstoff und Sauerstoff, um Strom und Wärme zu produzieren. Elektrolyseure kehren diesen Vorgang um. Sie spalten Wasser mit Hilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff. Technisch gesehen sind Elektrolyseure und Brennstoffzellen also eng miteinander verwandt.
Die Arbeiten des DLR zu Brennstoffzellen umfassen die Entwicklung von Komponenten und den sogenannten Stacks – das sind die Herzstücke eines Brennstoffzellensystems. Das DLR forscht an Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEFC) und Festoxid-Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Für die Herstellung von Wasserstoff verbessert das DLR Elektrolyseverfahren. Es arbeitet an Elektrolyseuren mit Protonenaustausch-Membran (Proton Exchange Membrane, PEM), an der alkalischen Elektrolyse und an Festoxid-Elektrolyseur-Zellen (Solid Oxide Electrolyzer Cell, SOEC). Zudem forscht das DLR an solaren Hochtemperaturverfahren, um Wasserstoff zu gewinnen.
Von den elektrochemischen Grundlagen in die Anwendung im Energie- und Mobilitätssektor
Die Aktivitäten im Bereich Brennstoffzelle und Elektrolyse sind vorwiegend am DLR-Institut für Technische Thermodynamik angesiedelt. Das Institut schafft die Grundlagen, um Wasserstoff-Technologien in die Anwendung zu bringen – gemeinsam mit DLR-Instituten aus den Forschungsbereichen Energie, Verkehr, Luft- und Raumfahrt. In Zusammenarbeit mit der Industrie entstehen Demonstratoren für Straßen-, Schienen, Wasser- und Luftfahrzeuge. Das DLR deckt somit die gesamte Prozesskette im Bereich der Elektrochemie ab: von Algorithmen für elektrochemische Simulationen auf Quantencomputern über Laborexperimente bis hin zum Entwickeln von Prototypen.
Lösungen für die Praxis: effizient, robust, kostengünstig und nachhaltig
Ziel der Forschungsaktivitäten sind effiziente, robuste und kostengünstige Lösungen für die Praxis. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Einsatz nachhaltiger Materialien, um die Produktion großer Stückzahlen zu ermöglichen. Um die Lebensdauer zu verlängern, nutzen das DLR neuste Diagnosetechniken und entwickeln diese weiter. So können Schwachstellen im Betrieb früh und zuverlässig erkannt werden. Weiterhin untersuchen sie Beschichtungstechniken, um hochwirksame Reaktionsflächen für Brennstoffzellen und Elektrolyseure zu entwickeln.