Powering. your success. VCI Forum Zukunft: Chemie macht elektromobil. Brennstoffzellen als Hauptantrieb und zur Unterstützung von Elektrofahrzeugen

Transkript

1 3M Fuel Cell Components Germany VCI Forum Zukunft: Chemie macht elektromobil Brennstoffzellen als Hauptantrieb und zur Unterstützung von Elektrofahrzeugen Powering your success Berlin, 7. April 2011 Business Development Fuel Cell Components Germany U.Platthaus

2 Aufbau und Wirkungsweise einer Brennstoffzelle 2

3 Anode Protonen Austauschmembran (PEM) Katalysator Kathode Das Herz der Brennstoffzelle besteht im wesentlichen aus drei Teilen: 1. Anode 2. Protonenaustauschmembran mit Katalysator 3. Kathode 3

4 Zur Leistungssteigerung werden, ähnlich wie bei Batteriestapeln, mehrere Brennstoffzellen hintereinander geschaltet! 18

5 Chemische Produkte und Technologien in der Brennstoffzelle 19

6 Die Membran-Elektroden-Einheit Brennstoffzellensystem MEA 20

7 Aufbau der Membran Elektrodeneinheit Fluorpolymer Technologie (Dyneon) Expertise in Folienbeschichtung (3M Germany) Polymer-Ionomer-Design (3M Germany / Dyneon) Oberflächentechnologie Präzisionsbeschichtung Mikroreplikation Nanostrukturen Metalllegierungen Anode Membrane 4 5 Kathode Oberflächenchemie Mikrostrukturphysik Hydrophobierung Oberflächen- Wechselwirkung Poröse Materialien 6 7 Sub-Gasket Gasdiffusionsschicht Klebetechnik Filmbehandlung Kaschierung und Montage Sub-Gasket 22

8 Die Brennstoffzelle im Fahrzeug 25

9 Aufbau und Zusammenwirken der wichtigsten Module Regenerative Bremsung E-Motor BZ Batterie&Supercaps Wasserstoff Direktladung als Option 26

10 Trends und Strategien in der Antriebsentwicklung 28

11 Europäische Treibstoffstrategie Entwicklung von Treibstoff- und Antriebstechnologien Reduzierte WTW CO2 - Emissionen & Erdöl-Ersatz Erdgas Hybridtechnologie Synthetische Biokraftstoffe Battery Electric Vehicles (BEV) & Fuel Cell Electric Vehicles (FC-EREV) Verbesserte konventionelle Antriebe Zugaben zu konventionellen Treibstoffen Heute Mittelfristig Langfristig 29

12 Einsatzbereich zukünftiger Antriebskonzepte BEV E - REV Fuel Cell Überwiegend Stadtfahrzeuge Kleinfahrzeuge mit Batterie Batteriefahrzeuge mit zusätzlichen Aggregaten zur Reichweitenverlängerung Brennstoffzellenfahrzeuge Fahrzeuge der Mittel- & Premiumklasse Busse 0 km 100 km 200 km >400 km 30

13 Eindrücke einer Fahrt mit einem Brennstoffzellenfahrzeug Das BZ Fahrzeug unterscheidet sich äußerlich nicht von einem Fahrzeug herkömmlicher Antriebsart Das Display zeigt neben den gewohnten Daten, wie z.b. Geschwindigkeit und km-stand den Energiefluss und den aktuellen Ladezustand/ Energiezustand im Fahrzeug Ein leises Surren bringt die Kraft des E-Antriebs mit einem Drehmoment von 320 Nm und einer Leistung von 100 kw auf die Strasse (Vergleichswert: 320D; max. 330Nm bei 2000U/min; 110kW) Das Energiemanagementsystem im Fahrzeug steuert die optimale Energieverteilung, lädt über das Brennstoffzellensystem die Batterie und die Supercaps permanent auf und bringt in Verbindung mit dem Automatikgetriebe in jeder Fahrsituation die Leistung optimal auf die Strasse Die nächsten ca. 400 km muss ich mir über den Tankvorgang keine Gedanken machen! Der Tankvorgang von Wasserstoff ist etwas ungewohnt, weil Zapfsäule und Zapfpistole etwas futuristisch anmuten. Ansonsten ist das Handling nicht schwieriger, als das Betanken mit herkömmlichen Treibstoffen und dauert auch nicht viel länger Eines fehlt allerdings: Der unangenehme Geruch von Diesel und Benzin. 35

14 Technische Daten von aktuellen BZ-Fahrzeugen Mittelwerte Mittelklasse Fahrzeuge: Verfügbarkeit: Leistung: 100kW Brennstoffzelle: ca. 80 kw Anzugsmoment: 320 Nm Reichweite: > 400 km Treibstoff: Wasserstoff Alle namhaften Fahrzeughersteller planen den Kleinserienstart von PKWs der Mittelklasse für 2015 Erste Investitionen in Prototypen- bzw. Kleinserienfertigung wurden bereits veröffentlicht Je nach Hersteller sind ab 2015 Jahresmengen von bis zu Fahrzeugen in Planung Busse: Leistung: 250 kw Brennstoffzelle: ca. 140 kw Nach Planung und Unterstützung durch Förderprogramme der Bundesregierung sollen bis 2020 ca Brennstoffzellen-Fahrzeuge in Deutschland betrieben werden Anzugsmoment: 320 Nm Reichweite: > 250 km Treibstoff: Wasserstoff Infrastruktur und Fahrzeugbereitstellung wurden durch viele namhafte Unternehmen und der NOW (Nationale Organisation Wasserstoff) in einem LoU bzw. MoU im September 2009 besiegelt 36

15 Weitere Beispiele von Einsatzmöglichkeiten für Brennstoffzellen Netzunabhängige Stromversorgungssysteme für : Telekommunikation Sicherheitseinrichtungen Verkehrsregelungen Öl und Gasmanagement Wasser versorgungssysteme Hohes Maß an Komfort und Mobilität Bordstromversorgung für Boote Kleintraktion für Autos, Busse & Wohnmobile Heizung und Stromversorgung für Wochenendhäuser Wissenschaftliche Meßsysteme 38

16 Vielen Dank! 3M Brennstoffzellen- Technologie 39