Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, ein Mitglied der größten Organisation für angewandte Forschung in Europa, deckt das Feld der Hochleistungskeramik von der grundlagenorientierten Vorlaufforschung bis zur Anwendung in seiner ganzen Breite ab. Das Leistungsangebot umfasst die anwendungsorientierte Entwicklung moderner keramischer Hochleistungswerkstoffe, industrierelevanter pulvertechnologischer Herstellungsverfahren und prototypischer Bauteile bis hin zu kompletten Systemen. Im Zentrum stehen dabei Strukturkeramiken, Funktionskeramiken und Cermets für innovative Lösungen in vielen Branchen der Wirtschaft.

Seit über 20 Jahren ist das Fraunhofer IKTS auf dem Gebiet der Hochtemperaturbrennstoffzellen-Entwicklung aktiv. In den 1990er Jahren begann die SOFC-Elektroden- und Pastenentwicklung in Zusammenarbeit mit der Siemens AG, Deutschland. Nach der Übernahme von Westinghouse durch Siemens im Jahr 1998, legte Siemens den Fokus auf die tubulare SOFC-Technologie. Teile der planaren Zell- und Stack-Technologie von Siemens wurden auf Fraunhofer übertragen.

In Zusammenarbeit mit den Unternehmen Webasto SE, H.C. Starck GmbH, staxera GmbH (heute sunfire GmbH), EBZ GmbH, KERAFOL GmbH und Plansee SE wurden in den 2000er Jahren die Aktivitäten im SOFC-Bereich auf Stacks und komplette Systeme erweitert. Fertigkeiten des Fraunhofer IKTS im Bereich der Abwasserbehandlung wurden in ersten Systemdemonstratoren mit der Brennstoffzellenkompetenz des Instituts kombiniert. Parallel zum kontinuierlichen Ausbau von Testmöglichkeiten und Kapazitäten wurde eine Reihe spezifischer Simulationstools für Stacks und Systemkomponenten entwickelt. Mit den Jahren initiierte, oder vielmehr agierte das Fraunhofer IKTS entscheidend bei der Bildung eines Clusters von SOFC-spezialisierten Unternehmen in Dresden, der BZI Sachsen.

2008 starteten die zwei bedeutenden SOFC-Systementwicklungsprogramme eneramic® und Vaillant mikro-KWK. Das Fraunhofer IKTS ist in der Lage, große Systementwicklungsprogramme zu bedienen. Die SOFC-Simulations-Toolbox wurde finalisiert und die Stack- und Systementwicklung für das SOFC20-Konsortium ausgebaut. Erste Vaillant Ltd.-Systeme wurden 2011 erprobt – nur drei Jahre nach dem Beginn der Systementwicklungsarbeiten am Fraunhofer IKTS. 2012 konnte die CFY-Stacktechnologie bereits an Feldtestpartner ausgeliefert werden. Ebenfalls wurden voll funktionsfähige eneramic®-Systeme in IKTS-Laboratorien demonstriert. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Tehnologien und Systeme IKTS wird als eins der führenden Europäischen Institutionen im Bereich der Hochtemperaturbrennstoffzellen betrachtet.

Mit der Unterzeichnung des Joint Ventures mit der Fuel Cell Energy, Inc. begannen auch die Aktivitäten des Fraunhofer IKTS im Bereich der MCFC-Technologie. Werkzeuge und Kompetenzen, welche zunächst für SOFCs entwickelt wurden, fanden nun auch Anwendung in dieser Technologie. Das Fraunhofer IKTS und die FCES GmbH werden die MCFC-Stack-Lebenserwartung kosteneffektiv von fünf auf sieben, später bis auch zehn Jahre erhöhen. Dieser Prozess beginnt mit der Pulver- und Suspensionsentwicklung – der traditionellen IKTS-Kernkompetenz.

In Kooperation mit der Fuel Cell Energy Solutions GmbH konnte das Fraunhofer IKTS die Größenordnung stationärer Hochtemperatursysteme von Watt bis in den Megawatt-Bereich erhöhen. Die Einführung von Produkten im Leistungsbereich von Mikro- bis Groß-KWK hat bereits begonnen. Weitere Märkte sollen in den kommenden Jahren gemeinsam erschlossen und Anwendungen entwickelt werden.