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 Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck
18.07.2018 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

nachricht Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie
17.07.2018 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics