Kopplung innovativer Wasserstoffspeicher mit Brennstoffzellenfahrzeugen in realen Einsatzszenarien
Die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger in mobilen Anwendungen wird durch die Verwendung von technisch aufwendigen Druckgas- oder Flüssigspeichern sowie durch deren Energieverluste erschwert. Abhilfe können Wasserstoffspeicher auf Basis von Metallhydriden bieten [1]. Diese lagern den Wasserstoff chemisch gebunden in einem Trägermaterial (Metall oder Metalllegierung wie beispielsweise Magnesium oder Titan-Eisen) sicher und kompakt ein und geben den Wasserstoff bei Zugabe von Wärme komplett reversibel wieder ab. Die Wärme kann vollständig aus der Abwärme eines Brennstoffzellensystems gewonnen werden, mit denen der Speicher gekoppelt wird. Im Rahmen der Forschungskooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon wird der Einsatz von Metallhydridspeichern für den mobilen Einsatzzweck untersucht:
Der Metallhydridspeicher ersetzt den vorhandenen 700 bar Druckspeicher von einem Brennstoffzellenelektrischen Serienfahrzeug (FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle). Untersucht werden dabei die Leistungsflüsse, das Thermomanagement und die Wirkungsgrade sowie mögliche Betriebsstrategien des Metallhydridspeichers. Dabei werden neben den konstanten Lastzuständen auch herausfordernde Zustände wie der Kaltstart oder kontinuierliche Volllast getestet. Die Belastungen des Gesamtsystems werden auf einem Rollenprüfstand mit Hilfe eines Fahrroboters angelehnt an den WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) Bedingungen umgesetzt [2].
Der Einsatz von vollständig integrierten Metallhydridspeichern zeigt, dass eine signifikant höhere Menge an Wasserstoff im gleichen Bauraum und geringerem Druckniveau gegenüber der derzeitigen 700 bar Druckgastanks, gespeichert werden kann. Weiterhin führt die zusätzlich Wärmesenke zu einem kleineren Fahrzeugkühler, wodurch wieder mehr effektiver Bauraum gewonnen wird.
Forschungspartner:
Kontakt:
[1] Bellosta von Colbe, J., et al., Application of hydrides in hydrogen storage and compression: Achievements, outlook and perspectives. International Journal of Hydrogen Energy, 2019. 44(15): p. 7780-7808.
[2] Lohse-Busch, H., et al., Automotive fuel cell stack and system efficiency and fuel consumption based on vehicle testing on a chassis dynamometer at minus 18 °C to positive 35 °C temperatures. International Journal of Hydrogen Energy, 2020. 45(1): p. 861-872.
Letzte Änderung: 13. Oktober 2025