Die Rolle der Forschungsdienstleister bei der Markteinführung von Brennstoffzellen

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Johanna Otto
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1 Die Rolle der Forschungsdienstleister bei der Markteinführung von Brennstoffzellen Peter Beckhaus (ZBT), Ulf Groos (Fraunhofer ISE) NOW Marktplatz Zulieferindustrie Berlin, Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH

Ulf Groos (Fraunhofer ISE) NOW Marktplatz Zulieferindustrie

2 Technology and Manufacturing Readiness Entwicklungsstufen von der Idee zum Produkt Taken from: PNNL Prepared for the U.S. Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830 Technology and Manufacturing Readiness of Early Market Motive and Non-Motive Hydrogen Storage Technologies for Fuel Cell Applications Ewa C.E. Rönnebro - June

Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830 Technology and Manufacturing

3 Die Aufgabe der anwendungsorientierten Forschung Entwicklung und Erprobung neuer Technologieansätze (bis TRL 5) Evaluieren neuer Technikansätze Funktionsmuster als Basis für spätere Produktentwicklungen Unterstützung von Unternehmen bei der Produktentwicklung (bis TRL 9) Technologie- und Entwicklungsdienstleistung Technologie- und Entwicklungspartnerschaft Teilkomponentenentwicklung (Füller technologischer Lücken) Technologieberatung Infrastruktur und Personal für Tests und Prüfungen als Dienstleistung Unterstützung der Industrie branchenübergreifend bei der Markteinführung von neuen Technologien (bis TRL 9) Abbau von Markthemmnissen Abbau technologischer Hürden 3

und Entwicklungspartnerschaft Teilkomponentenentwicklung (Füller technologischer Lücken) Technologieberatung Infrastruktur und Personal für Tests und Prüfungen als

4 Brennstoffzellenforschung in Deutschland Brennstoffzellen-Forschung findet in Deutschland in Großforschungseinrichtungen, bei unabhängigen Forschungsdienstleistern und in Universitäten & Fachhochschulen statt Anwendungsorientierte Entwicklung und Dienstleistung bei Fraunhofer ICT: PEM Fraunhofer IKTS: SOFC Fraunhofer ISE: PEM NEXT Energy: PEM ZBT: PEM, Reforming ZSW: PEM Forschung und Entwicklung bei Helmholtz-Instituten: FZJ, DLR Max-Planck-Instituten Universitäten Taken from: "Brennstoffzellenforschung in Deutschland - Akteure Schwerpunkte Status André Martin Consulting

Fraunhofer IKTS: SOFC Fraunhofer ISE: PEM NEXT Energy: PEM ZBT: PEM, Reforming ZSW: PEM Forschung und Entwicklung bei Helmholtz-Instituten: FZJ,

5 Beispiel Forschungskooperation Luftschadstoffe und ihre Auswirkung I Die Auswirkungen von Luftschadstoffen auf die PEM-Brennstoffzelle waren weitgehend unbekannt. Durch IGF Vorhaben wurde offen gelegt: Insbesondere NO und NO 2 sind vernachlässigte Schadgase Filterung von NO x in verkehrsbelasteter Umgebung notwendig Vollständige Regeneration erst nach 6 Stunden ohne NO erreicht PA Teilnehmer (Filterhersteller, Systemintegratoren) haben signifikante technische Unterstützung beigebracht Initiiert durch die Projekte wurden erstmals NO x -Filter für BZ durch die Industrie entwickelt Filter- und Automobilindustrie verfolgen das Thema gemeinsam mit Forschungsinstitutionen weiter Automotive, Stationär und auch HT-PEM Das Forschungsvorhaben 16325N ( ) der Forschungsvereinigung IUTA wurde im Programm zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages über die AiF finanziert. 5

Stunden ohne NO erreicht PA Teilnehmer (Filterhersteller, Systemintegratoren) haben signifikante technische Unterstützung beigebracht Initiiert durch die Projekte wurden erstmals NO x -Filter für BZ

6 Beispiel Forschungskooperation Luftschadstoffe und ihre Auswirkung II Rezirkulation Operation at low power Kühlwasser 6000 h Tests an vier Standorten zur Auswirkung von Luftschadstoffen auf Brennstoffzellen. Gefördert durch BMWI. H2 ein Luft ein Gasauslässe zur Kondensationseinheit Modul zur Langzeitcharakterisierung von simultan 30 Einzelzellen. Gefördert durch BMWI mit Teilfinanzierung durch die Automobilindustrie. Langzeittests an Einzelzellen zum Materialscreening und zum Einfluss von Umgebungssowie Betriebsbedingungen für die Industrie. 6

H2 ein Luft ein Gasauslässe zur Kondensationseinheit Modul zur Langzeitcharakterisierung von simultan 30 Einzelzellen.

7 Beispiel Forschungskooperation Lebensdaueroptimierung und -prognose Projekt mit der Idee der Forschung zum Nutzen der Industrie 5 Universitäten und Institute 3 Industrie-Workshops (jeweils > 50 Teilnehmer) weitere Integration von Unternehmen Wie lange hält meine Komponente unter bestimmten Voraussetzungen? Qualität der Materialien und Herstellverfahren Betriebsführung / Einsatzbedingungen Wissenstransfer in die Industrie Verfahren für Alterungstests Degradationsmechanismen und Strategien gegen Degradation Modellbasierte Lebensdauerabschätzung Messdatenauswertung 7

Komponente unter bestimmten Voraussetzungen?

8 Beispiel Industriezusammenarbeit: NIP Verbundprojekt Branchenlösung Entschwefelung Industrie Lösung zur Entschwefelung für mykwk Brennstoffzellen-Systeme Im Projektrahmen CALLUX Sept Aug Koordination und Qualifizierung: ZBT GmbH Definition und Identifikation lokaer Schwefelkonzentrationen in Erdgasnetzen Entwicklung und Qualifizierung von Entschwefelungsmaterialien, Reaktoren, Filtern Zertifizierung / Regulierung Produkt in Marktvorbereitung Hersteller von mchp BZ Systemen Entwickler von mchp BZ Systemen Komponenten und Filter Hersteller Katalysatorhersteller Anwender / Gas-Lieferanten Institute Förderung 8

2014 Koordination und Qualifizierung: ZBT GmbH Definition und Identifikation lokaer Schwefelkonzentrationen in Erdgasnetzen Entwicklung und Qualifizierung

9 Beispiel Industriezusammenarbeit: Automotive Range Extender Brennstoffzellen Range Extender für B-EV 30 kw stack DruckWasserstoff 350 bar 750x520x400mm / 100kg Bipolar plate design Flow field design CAE (CAD, CFD, modelling) Material and coating qualification Test cell verification Stack manufacturing End plate designs Gasket processing MEA qualification Stack mounting Die Institute als Sparringspartner und Know-How-Träger für die industrielle Entwicklung Stack testing Short stacks Full stack Pressurized operation Long term / cycling testing 9

verification Stack manufacturing End plate designs Gasket processing MEA qualification Stack mounting Die Institute als Sparringspartner

10 Beispiel Industriezusammenarbeit Autonome Energieversorgung Brennstoffzellensystem des Fraunhofer ISE auf Basis eines kommerziellen Stacks. Systementwicklung gefördert vom BMWI. Test von Brennstoffzellenstacks, Peripherieaggregaten und Systemen unter extremen Klimabedingungen. Systemtest im Industrieauftrag im Rahmen des Verbundprojekts. Geförderte Verbundforschung zur Entwicklung der Froststartfähigkeit. Auftragsforschung zur Charakterisierung des Stands der Technik. 10

Test von Brennstoffzellenstacks, Peripherieaggregaten und Systemen unter extremen Klimabedingungen.

11 Beispiel Auftragsforschung Komponententest Ventiltest über 20 Millionen Schaltzyklen in der Klimakammer. Korrosionstest von Peripheriekomponenten h-test von Brennstoffzellen bei verschiedenen Lastprofilen. Tests von Brennstoffzellen- und Peripheriekomponenten im Industrieauftrag. Dabei profitiert der Auftraggeber von der Infrastruktur und KnowHow der Forschungsinstitute. Das Ergebnis ist ein unabhängiger Prüfnachweis. 11

Tests von Brennstoffzellen- und Peripheriekomponenten im Industrieauftrag.

12 Entwicklungsstufen von der Idee zum Produkt Je ferner das Produkt desto höher die Förderung Die Institute bringen Infrastruktur und Know-How für die Industrie ein. Dies wurde mit Hilfe von Zuschüssen aufgebaut. Die Fördergeldgeber erwarten im Gegenzug bei anwendungsorientierter, industrienaher Forschung (monetäre) Eigenanteile der Industrie Technology and Manufacturing Readiness 12

Dies wurde mit Hilfe von Zuschüssen aufgebaut.

13 Unterstützung von Unternehmen bei der Produktentwicklung Entwicklungsdienstleistung Technologiepartnerschaft Teilkomponentenentwicklung (Füller technologischer Lücken) Technologieberatung Lizenzierung von Technologien Zusammenfassend: Nutzen Sie Know-how und Infrastruktur der Institute! Infrastruktur und Personal für Tests und Prüfungen als Dienstleistung Branchenübergreifende Unterstützung der Industrie Abbau von Markthemmnissen Abbau technologischer Hürden Entwicklung und Erprobung neuer Technologieansätze Evaluieren neuer Technikansätze Funktionsmuster als Basis für spätere Produktentwicklung 13

Infrastruktur und Personal für Tests und Prüfungen als Dienstleistung Branchenübergreifende Unterstützung der Industrie Abbau von Markthemmnissen Abbau

14 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Und nutzen Sie das Know-how und die Infrastruktur der Institute! Peter Beckhaus Ulf Groos Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH

Peter Beckhaus (p.beckhaus@zbt-duisburg.de) Ulf Groos (ulf.

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