Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Membran, Katalysator oder Elektroden? Was Brennstoffzellen heute noch teuer macht

26.03.2004


Brennstoffzellen sind noch immer um ein Vielfaches teurer als Verbrennungsmotoren oder Batterien. Doch was macht diese Systeme so teuer? Sind die Membranen so kostspielig, die Elektroden oder das für die Katalysatoren verwendete Platin? Wissenschaftler des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung (ZSW) in Ulm haben einmal analysiert, wie sich die Kosten eines Brennstoffzellensystems zusammensetzen.


Brennstoffzellenstack des ZSW: Teuer ist vor allem die Verarbeitung der Bipolarplatten. Foto: ZSW



Ein Brennstoffzellenstack mit einem Kilowatt Nutzleistung, wie ihn die Fachleute im ZSW bereits entwickelt und gebaut haben, besteht ursprünglich aus 50 Einzelzellen. Jeder Stack ist aus einer ganzen Reihe von Bauteilen aufgebaut: je eine Stromsammelplatte und eine Endplatte auf der Kathoden- und Anodenseite, dazu die Einzelzellen, die ihrerseits aus einer Gasverteilerplatte und einer Gasdiffusionslage auf der Anodenseite bestehen, gefolgt von einer MEA, wie die Einheit aus den beiden Elektroden und der Membran genannt wird, und schließlich wieder eine Gasdiffusionslage und eine Gasverteilerplatte auf der Kathodenseite. Zwischen jeder dieser Lagen befindet sich noch jeweils eine Dichtung. Hinzu kommen bei einem ganzen Stack noch Komponenten wie die Gasanschlüsse. Insgesamt kostet ein solcher aus frei am Markt erhältlichen Komponenten zusammengebauter Brennstoffzellenstack rund 20.000 Euro, ergaben die Berechnungen von Ludwig Jörissen vom ZSW.

... mehr zu:
»Elektrode »Katalysator »MEA »Membran


Rund 30 Prozent davon, also rund 6.000 Euro, entfallen auf die MEAs. Von diesem Preis macht die Summe der reinen Materialkosten nur einen Teil von rund 850 Euro aus: Mit 194 Euro schlagen dabei die Katalysatoren zu Buche. Für ein Kilowatt Leistung werden derzeit ungefähr 1,94 Gramm Platin benötigt – bei den gängigen Marktpreisen für das Edelmetall ergibt dies zwar nur Kosten von 39 Euro, doch verarbeitet als Katalysator kostet das Material etwa das fünffache des reinen Edelmetallwerts. Etwas höher ist der Materialwert der Membran, die mit 356 Euro zu Buche schlägt – ein Quadratmeter des Standardmaterials Nafion kostet 640 Euro. 256 Euro entfallen schließlich auf die Materialkosten für die Gasdiffusionslagen und sonstige Materialien zur Elektrodenherstellung. Die genannten Kosten und Preise beziehen sich dabei auf Produkte und Mengen, wie sie heute im "Feinchemikalienhandel" verlangt werden. In jüngster Zeit wurden für fertig konfektionierte MEAs infolge gestiegener Produktionsvolumina und günstigerer Wechselkurse Preissenkungen bis etwa 50 Prozent möglich.

Größter Kostenfaktor des Stacks sind die Bipolarplatten und deren mechanische Bearbeitung, für die sich Kosten von rund 7.400 Euro ergeben. Die Gasdiffusionslagen kommen auf etwa 600 Euro, die zahlreichen benötigten Dichtungen schlagen derzeit mit 1.000 Euro zu Buche und die Endplatten und Stromsammler kommen auf 1.200 Euro. Für die Materialbeschaffung und Montage kalkuliert Jörissen rund 2.600 Euro, für die Qualitätssicherung – beispielsweise das Überprüfen der Komponenten und Ausmessen der Leistungsdaten des Systems und die Überprüfung der Komponenten – schließlich eine Summe von 1.200 Euro.

Insgesamt macht also der reine Materialwert nur einen vergleichsweise geringen Anteil an den Kosten aus. Teuer wird erst die heute überwiegend handwerkliche Verarbeitung zu den fertigen Systemkomponenten. Hier könnte eine Produktion in größeren Stückzahlen Einsparungen bringen – welche, haben Jörissen und seine Kollegen ebenfalls hochgerechnet: Die Kosten für ein solches System könnten bei Stückzahlen bereits von wenigen tausend von 20.000 Euro auf rund 3.100 Euro sinken. Möglich werde dies vor allem durch eine günstigere Produktion beispielsweise der Bipolarplatten, der MEAs und der Gasdiffusionslagen. Durch weitere technische Leistungssteigerungen und eine wirkliche Massenproduktion seien zusätzliche Kosteneinsparungen möglich, so Jörissen. Damit könnten Brennstoffzellen auch in größeren Märkten zu einer wirtschaftlichen Alternative werden.

Ulrich Dewald | Initiative Brennstoffzelle
Weitere Informationen:
http://www.initiative-brennstoffzelle.de/de/ibz/live/nachrichten/detail/109.html

Weitere Berichte zu: Elektrode Katalysator MEA Membran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Körperenergie als Stromquelle
22.08.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht „Cool“ bleiben im Büro: Wasser als Kältemittel im Alltag bald vor Durchbruch?
22.08.2017 | Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie