Brennstoffzellen-Technik Weltneuheit aus Isenbüttel

In Sachen Brennstoffzelle hielt sich Volkswagen bislang zurück. Während andere Hersteller kühn Prognosen hinausposaunten, trieben die Niedersachsen Grundlagenforschung. Die hat sich ausgezahlt, denn VW verkündet jetzt einen "Durchbruch in der Brennstoffzellen-Technik".

Von Jürgen Pander


Mobiltelefone müssen ausgeschaltet werden, fotografieren ist verboten. Doch immerhin darf man als Außenstehender eintreten. Das ist keineswegs alltäglich im Technologiezentrum des Volkswagen-Konzerns am Rande von Isenbüttel, etwa 15 Kilometer westlich von Wolfsburg. Gestern aber herrschte reger Betrieb auf dem robust vergitterten 38.000-Quadratmeter-Arreal, der Anlass war eine Weltpremiere aus der Hightech-Welt. Vorgestellt wurde die erste VW-Hochtemperatur-Brennstoffzelle und somit ein "fundamentaler Durchbruch", wie Frank Seyfried, oberster Brennstoffzellenforscher des Unternehmens, zu Protokoll gab.

In den vergangenen sieben Jahren wurde das System komplett in Eigenregie entwickelt. Nun glauben die VW-Leute, den Schlüssel zur Brennstoffzellen-Zukunft in der Hand zu halten. "Der herkömmlichen Niedrigtemperatur-Brennstoffzelle räumen wir kaum mehr Chancen auf eine Großserienfertigung ein", sagt Jürgen Leohold, der Leiter der Volkswagen Konzernforschung.

Um den Fortschritt zu verstehen, ist es sinnvoll, etwas weiter auszuholen. Bislang werden in Fahrzeugen fast ausnahmslos sogenannte Niedrigtemperatur-Brennstoffzellen eingesetzt, die bei etwa 80 Grad Celsius betrieben werden. Deutlich höhere Temperaturen würden die Zellen zerstören und damit die Stromproduktion unterbrechen, weil dann das als Elektrolyt eingesetzte Wasser verdampfen würde. Es ist daher ein aufwendiges Kühlsystem notwendig. Zudem müssen, ebenfalls systembedingt, die zugeführten Gase Wasserstoff und Sauerstoff befeuchtet werden, damit die wassergetränkte Membran zwischen Anode und Kathode nicht austrocknet.

Phosphorsäure als "Protonentransporter"

Die Problematik ist bekannt, daher wurde immer wieder auch mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen experimentiert. Sie verzichten auf Wasser und nutzen als "Protonenleiter" zwischen Anode und Kathode eine mit Phosphorsäure getränkte Membran. Die verträgt Betriebstemperaturen bis 160 Grad Celsius, deshalb auch der Name Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Das Problem dieses Verfahrens: An der Kathode entstand sogenanntes Produktwasser, was allmählich die Phosphorsäure aus der Membran wusch und den Stromfluss zum Erliegen brachte. Hier endeten bislang die Bemühungen der Forscherteams.

In Isenbüttel jedoch wurde nun auch dieses Problem gelöst. Die Elektroden aus Kohlenstoff wurden in einer speziellen Siebdruckmaschine mit einer "neuartigen Paste" – Näheres erfährt man natürlich nicht über das Zaubermittel – beschichtet. Und siehe da: Das Produktwasser kann die Phosphorsäure nun nicht mehr auswaschen, die Hochtemperatur-Brennstoffzelle arbeitet nun dauerhaft stabil. "Nach 1000 Betriebsstunden haben wir lediglich sechs Prozent Leistungseinbuße gemessen. Das ist ein exzellenter Wert, zumal wir noch ganz am Anfang stehen, was den Reifegrad des Systems angeht", sagt Experte Seyfried.

Durchbruch zur Alltagstauglichkeit gelungen

VW sieht nun die Hochtemperatur-Brennstoffzelle als Nonplusultra, wenn es um den Wasserstoffantrieb eines Autos geht. Die Kühlung sei der eines normalen Diesel-Pkw vergleichbar; teure, schwere und platzraubende Komponenten zur Befeuchtung werden gar nicht mehr gebraucht. Und die Leistungsausbeute – sie liegt derzeit bei 0,9 Watt pro Quadratzentimeter Brennstoffzelle – sei ebenfalls zufriedenstellend. Seyfried: "Der Durchbruch zur Alltagstauglichkeit der Hochtemperatur-Brennstoffzelle ist gelungen."

Wie geht es nun weiter? Bis 2010, so die Planung bei VW, soll das erste Auto mit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle fahrbereit sein – jedenfalls zu Forschungs- und Erprobungszwecken. Und "noch vor 2020 werden wir ein wirklich wettbewerbsfähiges Fahrzeug mit diesem System auf den Markt bringen", prognostiziert Wolfgang Steiger, der Chef der Antriebsforschung bei VW.

Natürlich kann da noch einiges dazwischenkommen, doch die Forscher in Isenbüttel sind zuversichtlich, dass ihre Grundlagenarbeit allmählich Früchte bringen wird. Es sei denn, irgendwo auf der Welt würde eine wirklich brauchbare Batterie für den Einsatz im Auto erfunden. "Wenn die optimale Batterie verfügbar ist", sagt Antriebsspezialist Steiger, "dann werden wir die Brennstoffzelle ganz schnell vergessen. Denn das wäre etwa viermal effizienter."



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