Mini-Brennstoffzelle treibt Überwachungshelikopter an

Mittels unbemanntem Hubschrauber sollen in Zukunft einsturzgefährdete Gebäude nach Verschütteten abgesucht und kontaminierte Flächen erkundet werden. Für den Antrieb des nur 20 Zentimeter großen Fluggeräts bedarf es allerdings ebenso leichter wie effektiver Technik.

Diese haben nun Forscher des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Zusammenarbeit mit der TU Berlin in Form einer 30 Gramm leichten Brennstoffzelle entwickelt, die eine Leistung von zwölf Watt erbringt. Die hohe Leistungsdichte von rund 400 Watt pro Kilogramm bei so kleinem Gewicht zeichne die neu entwickelte Zelle aus, erklärt Projektleider Robert Hahn. Bisher wurden ähnliche Werte nur von wesentlich größeren System mit mehreren hundert Gramm Gewicht erzielt.

Sollen Brennstoffzellen eine ausreichend hohe Leistung erbringen, so müssen mehrere Zellen hintereinander geschaltet werde. Dazu werden die Zellen üblicherweise in einem so genannten Stack aus mehreren Metallplatten gestapelt, die Kanäle für Luft und Wasser enthalten. Dieses Aufbausystem macht die Brennstoffzellen allerdings ziemlich schwer, zu schwer für den Einsatz im Überwachungshelikopter. „Um das Gewicht zu reduzieren, verwenden wir sehr dünne, planare Brennstoffzellen“, erläutert Hahn. „Die Metallplatten haben wir durch leichte Abstandshalter aus Kunststoff ersetzt.“ So ist der Stapel aus Brennstoffzellen nurmehr zwei mal fünf mal vier Zentimeter groß.

Zudem habe man auf eine zusätzliche Pumpe für die Luftzufuhr verzichtet, da durch den Wind der Rotoren ausreichend Luft direkt in die Luftschlitze gelange. Auch im Punkt Wasserstoffgewinnung mussten sich die Wissenschaftler etwas neues einfallen lassen, denn ein herkömmlicher Drucktank wäre für den Einsatz im Hubschrauber zu schwer gewesen. „Wir haben einen kleinen Reaktor gebaut, in dem sich festes Natriumborhydrid befindet“, sagt Hahn. Bei der Zugabe von Wasser entsteht der nutzbare Wasserstoff. Ein Prototyp sei bereits entwickelt, berichtet Hahn, schon im nächsten Jahr könne der Hubschrauber mit Brennstoffzellenantrieb abheben. Mit Hilfe des unbemannten Überwachungsfliegers können so einsturzgefährdete Gebäude oder von Chemikalien kontaminierte Gelände untersucht werden, auch Verkehrsüberwachung sei mit dem leichten Helikopter möglich.

Währenddessen arbeiten die Wissenschaftler um Hahn aber schon an einer nächsten Einsatzmöglichkeit der leichten Brennstoffzelle. Für den Betrieb im Hubschrauber muss der eingebaute Reaktor immer die gleiche Menge Wasserstoff liefern, da immer etwa gleich viel Energie verbraucht wird. Nun wollen die Forscher die Wasserstofferzeugung derart verändern, dass auch Systeme mit schwankendem Energiebedarf versorgt werden können. So könnten die Brennstoffzellen als Ladestationen für Laptops und Handys dienen.