20.01.2015
Hannover Messe 2016: Pressefach Fraunhofer IFAM
PowerPaste - Strom immer und überall
Während vor einigen Jahren noch Strukturwerkstoffe für mechanische Belastungen das Forschungsprofil des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM prägten, treten heute im Dresdner Institutsteil immer mehr die Funktionswerkstoffe der Energietechnik in den Mittelpunkt der Institutsstrategie.
Das Fraunhofer IFAM Dresden erforscht und entwickelt Technologien und Werkstoffe, die Beiträge zur Energieeffizienz und zu einer kohlenstoffarmen Energiewirtschaft in der Zukunft leisten werden. Dabei bietet die Herstellung von Werkstoffen über den Weg der Pulvermetallurgie einzigartige Lösungsmöglichkeiten.
So kann über kostengünstige thermoelektrische Generatoren und über Speicher für Wärmeenergie bisher ungenutzte Abwärme wieder in technische Prozesse zurückgeführt werden.
Seit einigen Jahren werden am Fraunhofer IFAM Dresden auch Konzepte für die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in einer kohlenstofffreien Energietechnik entwickelt. Dazu gehört die Effizienzsteigerung von Elektrolysesystemen, mit denen elektrische Energie aus Wind- und Solarkraftwerken in Wasserstoff umgewandelt und damit speicherbar gemacht werden soll. Für die Speicherung selbst werden Feststoffspeicher entwickelt, in denen Wasserstoff in hoher Dichte reversibel gespeichert und über Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie zurückgewandelt werden kann.
Mit porösen Strukturen beteiligt sich das Fraunhofer IFAM Dresden auch an der Entwicklung neuer elektrochemischer Speicher.
Ein aktueller Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von robusten und kompakten Energiespeichern, die weit mehr Energie als heutige Akkus oder Batterien speichern können.
Dr. Marcus Tegel, Sebastian Mauermann und Tobias Zschech vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben eine neuartige Stromerzeugungstechnologie entwickelt, die sie erstmals als Prototyp vorstellen.
Die Technologie auf Basis von Brennstoffzellen nutzt den Energieträger Wasserstoff, der als Feststoff in einer Paste gespeichert ist, der sogenannten PowerPaste. Die völlig ungiftige und sichere PowerPaste zeichnet sich durch eine sehr hohe Energiedichte bezogen auf Gewicht und Volumen sowie durch eine extrem lange Haltbarkeit aus. In Zukunft wird die PowerPaste in handelsüblichen Wechselkartuschen erhältlich sein.
Zum Vergleich: Der Energiegehalt der am Fraunhofer IFAM entwickelten und zum Patent angemeldeten Paste beträgt mehr als das Zehnfache heutiger Lithium-Ionen-Batterien. Ein langwieriges Wiederaufladen ist nicht erforderlich, denn zur dauerhaften Stromerzeugung können beliebig viele Kartuschen nacheinander zum Einsatz kommen.
Die neue Technologie ist herkömmlichen Batterien somit vor allem hinsichtlich Lebensdauer, Energiedichte, Selbstentladung, Einsatztemperaturbereich sowie Nachladegeschwindigkeit weit überlegen.
Die PowerPaste-Technologie eignet sich prinzipiell für alle Anwendungen, bei denen ein erhöhter Strombedarf besteht. Durch die schnelle Verfügbarkeit großer Energiemengen bei gleichzeitig geringem Gewicht und die Unabhängigkeit vom Stromnetz ist die Verwendung jedoch besonders für mobile und portable Anwendungen interessant, beispielsweise für Drohnen, E-Bikes oder im Reha-Bereich.
Weitere Informationen zum Thema unter www.infinitEnergy.de.
Über das Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschumg IFAM
Das Fraunhofer IFAM Dresden betreibt mit industriellen und öffentlichen Partnern angewandte Forschung auf den Gebieten der Material- und Systementwicklung für die Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff.
Einerseits werden neuartige Elektrodenmaterialien und -designs für die alkalische Wasserelektrolyse erforscht. So sollen die Effizienz des Elektrolyseprozesses (Reduktion von Überspannungen) gesteigert sowie die Langzeitstabilität der Materialien verbessert werden. Weiterhin wir eine Steigerung der Stromdichten von derzeit ca. 300 mA/cm² auf 600-800 mA/cm² anvisiert. Hierfür werden glasartige Metalllegierungen und dreidimensionale zelluläre Metallstrukturen eingesetzt, deren elektrochemischen Eigenschaften durch die Zusammensetzung der Legierung und ihre Mikrostruktur bestimmt werden.
Weiterhin entwickelt das Fraunhofer IFAM Dresden Materialien, Fertigungsprozesse und Systeme für die reversible Feststoffspeicherung von Wasserstoff für portable, mobile sowie kleinstationäre Anwendungen. Im Fokus stehen konventionelle Metallhydride, Magnesium-basierte Leichtmetallhydride, Komplexhydride sowie Kompositmaterialien, welche in nanostrukturierter Form eingesetzt werden, wodurch die Kinetik der Wasserstoffsorption deutlich erhöht und ihre Speicherkapazität vergrößert werden können. Spezielle Metallhydride werden auch als Einweg-Speichermaterialien entwickelt, wobei die Freisetzung des Wasserstoffs thermisch oder mittels Wasserzugabe erfolgt.
Weitere Informationen finden Sie auf der Instituts-Website.