Herstellung von Brennstoffzellenkatalysatoren der Zukunft im industriellen Maßstab
Brennstoffzellenkatalysatoren: ein ständiges Streben nach Qualität
Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie aus Wasserstoff mithilfe von Katalysatorschichten auf beiden Seiten der Membran: auf der Kathoden- und der Anodenseite. Bei diesen Katalysatoren handelt es sich um Partikel im Nanobereich (oft zwischen 2 und 5 Nanometern) auf der Basis von Platinpulver. Bei Umicore arbeiten wir an der kontinuierlichen Verbesserung: Wie können wir die Brennstoffzellen von morgen mit unseren PEM-Katalysatoren effizienter machen als die von heute? Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung einer hocheffizienten, zuverlässigen und ausgereiften Brennstoffzellentechnologie und verfolgen aufmerksam neue Innovationen auf diesem Gebiet.
Alles beginnt mit einem grundlegenden Verständnis, sowohl für die Wissenschaft hinter den Brennstoffzellen als auch für die Marktbedürfnisse. Gemeinsam mit unseren Forschungs- und Industriepartnern prüfen wir dann, wie wir unsere PEM-Brennstoffzellenkatalysatoren verbessern können, um spezifische Anforderungen zu erfüllen: Von der Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Bedingungen bei einem angemessenen Energieeinsatz bis hin zur Verringerung der Menge an benötigten wertvollen Materialien, wodurch auch die Kosten gesenkt werden.
Warum Nanopartikel als Katalysatoren? Weil sie eine große Oberfläche im Verhältnis zur Menge des verwendeten Materials haben. Dies führt zu einem Minimum an benötigtem Material. Der Nachteil ist jedoch, dass die Qualität herkömmlicher Katalysatormaterialien sehr unterschiedlich sein kann. Daher konzentriert sich die Forschung und Entwicklung bei Umicore hauptsächlich auf die Überwindung dieser Herausforderung.
Den richtigen Ton treffen
Wie können wir die Brennstoffzellen der Zukunft (kosten-)effizienter machen? Bei Umicore lautet die Antwort:
| Kombination verschiedener Perspektiven – Niemand von uns ist so intelligent wie wir alle zusammen. Deshalb nutzen wir das gesamte Fachwissen in unserem Ökosystem. Wir hören unseren Kunden und Lieferanten zu, wir halten uns über die neuesten Forschungsergebnisse auf dem Laufenden und wir arbeiten mit Universitäten und Wissensinstituten in offenen Innovationsprojekten zusammen. Nicht zuletzt verfügen wir über ein branchenführendes Forschungs- und Entwicklungsteam, das externe Erkenntnisse mit jahrzehntelanger Erfahrung und erworbenem Wissen ergänzt. |
| Die richtigen Prozesse einrichten – Die Herstellung von Brennstoffzellenkatalysatoren erfolgt durch Synthese. Die Art des spezifischen Prozesses wird durch eine Vielzahl von Parametern wie Temperatur, Druck und Konzentration bestimmt. Es versteht sich von selbst, dass diese Parameter zu 100 Prozent exakt sein müssen und sorgfältig überwacht werden müssen, um eine vollständige Stabilität von Charge zu Charge zu gewährleisten. Unsere optimierten, reproduzierbaren Prozesse garantieren eine maximale Kontrolle über die Eigenschaften der Nanomaterialien. |
| Eine kundenorientierte Denkweise – Mit einem Portfolio verschiedener Katalysatoren und Wirkstoffe für PEM-Brennstoffzellen beliefert Umicore viele Kunden, darunter Erstausrüster und Hersteller von Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs). Das Ziel ist jedoch immer dasselbe: die Steigerung der Leistung und der Lebensdauer des Systems. Dies erreichen wir mit speziellen Technologien, einem überlegenen Qualitätsmanagement und einem tiefen Verständnis der Automobilindustrie. |
| Interne Kontrolle – In unserem F&E-Bereich – und natürlich auch in der Produktion – können wir alle strukturellen Teile von PEM-Brennstoffzellenkatalysatoren kontrollieren. Wir beherrschen auch die komplexen Analysemethoden zur Erfassung und Interpretation der Daten, die für die Feinabstimmung von Nanopartikeln erforderlich sind, um sowohl Stabilität als auch hohe Leistung zu erzielen. Schritt für Schritt verwandeln wir jedes Entwicklungsprojekt für den Antriebsstrang in ein erfolgreiches Ergebnis, das den Erwartungen des Kunden entspricht. |
| Produktion im großen Maßstab – Viele Organisationen führen spannende Forschungen zu Brennstoffzellenkatalysatoren durch und können im Labormaßstab erstaunliche Ergebnisse vorweisen, die das Potenzial für weitere Entwicklungen zeigen. Aber die Automobilindustrie verlangt nach Lösungen im industriellen Maßstab, und da kommen wir ins Spiel. Wir unternehmen die nötigen Schritte, um die bewährte Technologie zu vergrößern. Dank effizienter und ethischer Beschaffung, modernster Ausrüstung und jahrzehntelanger praktischer Erfahrung können wir Katalysatoren in großen Mengen und mit nachhaltigem Charakter liefern. |
„Katalysatoren für PEM-Brennstoffzellen sind Partikel in Nanogröße. Diese im industriellen Maßstab – in Tonnen – zu entwickeln, ohne dass sie ihre Eigenschaften verlieren, ist auf dem Markt ziemlich einzigartig.“
Daniel Herein, Senior Manager Global Research & Technology bei Umicore
Von der Theorie zur Praxis: das Projekt AutoStack Industrie (ASI)
In Deutschland ist Umicore Teil eines mit 60 Millionen Euro staatlich geförderten Forschungsprojekts namens AutoStack Industrie. Das im Jahr 2017 gestartete Projekt bringt die gesamte deutsche Brennstoffzellen-Lieferkette zusammen. Mit dem Ziel, einen für die Massenproduktion in der deutschen Automobilindustrie geeigneten Brennstoffzellenstack zu entwickeln, indem Schlüsseltechnologien zur Industriereife gebracht werden.
Gemeinsam mit großen OEMs (Volkswagen, Audi, BMW, etc.), Zulieferern (Greenerity, Dana, etc.) und dem renommierten Forschungsinstitut ZSW trägt Umicore dazu bei, die Industrie sowohl in Bezug auf das Design als auch auf die Herstellung von Brennstoffzellen zu vergrößern.
Möchten Sie mehr über die Aktivitäten von Umicore im Bereich der Brennstoffzellenkatalysatoren erfahren?
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