Het succes van de energietransitie hangt nauw samen met voortgezet onderzoek naar waterstoftechnologieën. Een belangrijk doel van het Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie ILT is om de brandstofcel serierijp te maken. Hiertoe richten de Aken-onderzoekers een waterstoflaboratorium op. Meer dan 300 vierkante meter aan laboratoriumruimte biedt een breed scala aan testfaciliteiten.
Waterstof – energiedrager van de toekomst
In veel delen van de wereld is klimaatverandering een onmiddellijke existentiële bedreiging geworden met wereldwijde gevolgen. In overeenstemming met het Akkoord van Parijs is Duitsland daarom van plan om in 2045 klimaatneutraal te worden, dat wil zeggen dat het geen CO2-uitstoot meer zal veroorzaken. Om ervoor te zorgen dat de energietransitie slaagt, ontwikkelen wetenschappers niet alleen bij Fraunhofer ILT, maar in heel Duitsland nieuwe technologieën voor energieopwekking en -gebruik die duurzaam, efficiënt en economisch zijn, waarbij waterstoftechnologie een prominente rol speelt.
Groene waterstof
Waterstof die op een klimaatvriendelijke manier wordt geproduceerd, maakt het mogelijk om de CO2-uitstoot te verminderen waar energie-efficiëntie en het directe gebruik van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen niet voldoende zijn. Daar kan waterstof die op overproductietijden wordt geproduceerd met elektriciteit uit hernieuwbare bronnen steenkool vervangen. Op waterstof gestookte piekbelastingcentrales kunnen er op hun beurt voor zorgen dat de energievoorziening veilig is.
Waterstoflaboratorium
Fraunhofer ILT bouwt een eigen waterstoflaboratorium en creëert daarmee ideale randvoorwaarden om de brandstofcel als het hart van de waterstoftechnologie te optimaliseren tot aan serieproductie. Het Waterstoflab wordt op 5 mei 2022 officieel geopend op het “International Laser Technology Congress AKL’22”. Omdat de uitgebreide technische apparatuur van het laboratorium zich in één ruimte bevindt, wordt een naadloze interdisciplinaire samenwerking mogelijk. Dit geeft publieke projecten en industriële samenwerking een unieke ruimte om allerlei synergie-effecten op het hoogste wetenschappelijke en technologische niveau te bereiken.
Optimalisatie van de brandstofcel
De activiteiten in het nieuwe Waterstoflab van de Fraunhofer ILT zijn ingebed in de bedrijfsstrategie van het instituut. Wetenschappers van Fraunhofer doen in verschillende projecten onderzoek om de kostengeoptimaliseerde en vraaggerichte serieproductie van brandstofcellen te bevorderen, hun technologisch en economisch potentieel te ontsluiten en de gestructureerde uitrol in industrie en samenleving te versnellen.
Laserprocessen
Zo werken onderzoekers van Fraunhofer ILT aan laserprocessen voor de productie van bipolaire platen die worden gebruikt in brandstofcellen. Door bipolaire platen selectief te structureren en te coaten, kan onderzoek hun efficiëntie en functionaliteit aanzienlijk verbeteren. Het nieuwe Hydrogen Lab geeft onderzoekers van zowel Fraunhofer ILT als hun partners uit de wetenschap en de industrie nieuwe mogelijkheden om procesresultaten van productietechnologie te koppelen aan de prestatie- en functionaliteitsdoelen die ze hebben gesteld.
Uniek in het Duitse onderzoekslandschap
Op 300 vierkante meter zal het nieuwe waterstoflab van de Fraunhofer ILT een breed scala aan op laser gebaseerde experimentele faciliteiten bieden voor variabele afmetingen en ontwerpen. De faciliteiten omvatten niet alleen de lasergerelateerde fabricagestappen in de procesketen voor het vervaardigen van metalen bipolaire platen: het vormen van rubberen pads met bijvoorbeeld een hydraulische pers maakt het mogelijk om bipolaire platen in kleine hoeveelheden te produceren.
Efficiëntie
Maar de faciliteiten zijn er ook voor het structureren met ultrakortepulslasers, voor lasergebaseerd coaten en voor snel lassen en snijden. Met bestaande testopstellingen kunnen de lasergefabriceerde componenten niet alleen worden beoordeeld op waterstofdichtheid, maar ook op efficiëntie. “In Duitsland zijn er natuurlijk andere bekende onderzoeksinstituten die werken aan waterstof, en we wisselen voortdurend kennis met hen uit”, zegt Dr. Alexander Olowinsky, hoofd van de Micro Joining Group bij Fraunhofer ILT. “Maar wat betreft de verscheidenheid aan praktische mogelijkheden is ons nieuwe waterstoflaboratorium uniek.”
Samenwerking met de industrie
In de toekomst zou Fraunhofer ILT een breed scala aan projecten kunnen realiseren. “We zouden kunnen samenwerken met fabrikanten van componenten voor brandstofcellen, maar ook met partners die productietechnologie willen produceren, zoals scanners of tools voor procesbewaking, of met degenen die bundelbronnen willen testen”, is Olowinsky overtuigd. Lopende projecten kunnen ook worden overgedragen aan het nieuwe Waterstoflab. “De faciliteiten dekken ook problemen die we zijn tegengekomen in lopende onderzoeken met klanten. We verwachten aanzienlijke vooruitgang te boeken omdat de nieuwe machines veel lagere beperkingen hebben op het gebied van snelheid, toegankelijkheid en bestuurbaarheid.“
Ook interessant: Fraunhofer en QuTech zetten samen schouders onder quantum communicatie (+video)