Ein neuer Prüfstand testet künftig Brennstoffzellensysteme unter realitätsnahen Bedingungen. Das Fraunhofer IWU unterstützt damit die industrielle Serienfertigung von H2-Komponenten.

 

Ein Prüflabor für komplette Brennstoffzellensysteme richtet das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz (Sachsen) ein. Ab Oktober 2025 überprüft das Institut dort im Auftrag von Industriepartnern Brennstoffzellen unter Dauerbelastung − deren Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit und Betriebssicherheit für den mobilen Einsatz in Lkw, Zügen oder Flugzeugen.

Die Prüfstandstechnik erreicht eine elektrische Leistung von 80 kW. Sie deckt neben den Zellstapeln (Stacks) auch sogenannte Balance-of-Plant-Komponenten ab. Dabei handelt es sich um die technischen Bestandteile eines Brennstoffzellensystems, die nicht zur eigentlichen elektrochemischen Reaktion gehören, etwa Pumpen, Sensoren, Befeuchter oder Wärmetauscher.

Das Fraunhofer IWU will in seinem neuen Prüflabor neben fertigen Brennstoffzellensystemen auch Halbzeuge testen − vorgefertigte Grundformen, die noch weiterverarbeitet werden. So ließen sich bereits im Vorfeld der Serienfertigung von Brennstoffzellen mögliche Schwachstellen identifizieren, wie Fraunhofer mitteilt. Das Labor erfülle die Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung und eigne sich damit für qualitätsgesicherte Messungen nach EU-Normen, US-amerikanischen Standards oder individuellen Kundenvorgaben.

Zudem gebe es die Möglichkeit zur Impedanzmessung, einem elektrischen Prüfverfahren, mit dem sich der Widerstand eines Systems gegenüber Wechselstrom ermitteln lässt. Eine präzise Analyse von Alterungsprozessen oder Funktionsstörungen in einzelnen Zellbereichen sei so möglich.

Fokus auf Materialsubstitution

Das Fraunhofer IWU will sein Prüflabor im Laufe dieses Jahres 2025 um zwei zusätzliche Anlagen erweitern: einen 250-Watt-Prüfstand für Einzelkomponenten sowie ein 1-kW-System zur Untersuchung kleiner Elektrolyseur-Stacks. Beide Geräte führen ebenfalls Impedanzmessungen durch und verfügen über eine sogenannte Zyklovoltammetrie-Einheit.

Damit plant das Team die Untersuchung von Katalysatoroberflächen und testst, ob Schäden reversibel sind oder nicht. Dies sei laut Fraunhofer ein entscheidendes Kriterium für die Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit der Brennstoffzellensysteme. Die Prüfmethoden eignen sich, so das Institut weiter, auch für den Test neuer Materialien, um teure Rohstoffe oder seltene Erden in Brennstoffzellen zu substituieren.

Parallel zum Standort Chemnitz baut das IWU das „Hydrogen Lab Görlitz (HLG)“ auf. Dort will das Fraunhofer Team künftig die elektrolytische Spaltung von Wasser zur Wasserstoffproduktion näher untersuchen. Geplant sind Prüfstände bis 2 MW für verschiedene Leistungsklassen. Eine Klimakammer soll Einsatzbedingungen zwischen minus 30 und plus 70 Grad Celsius bei wechselnder Luftfeuchte testen.

Laut Fraunhofer lasse sich so die Widerstandsfähigkeit der Systeme zum Beispiel unter Offshore-Bedingungen erproben. Die Forschenden untersuchen in Görlitz, wie sich Materialien, Beschichtungen, Betriebsdrücke oder Temperaturverläufe auf die Leistungsfähigkeit und Alterung von Elektrolyseuren auswirken.

Systematischer Ausbau in der Region

Die Region Chemnitz baut ihre Rolle als Standort für Wasserstofftechnologien systematisch aus. Im Zentrum steht das neue Prüflabor des Fraunhofer IWU, das von der Sächsischen Aufbaubank und dem EU-Projekt „Clean Energy City“ gefördert wird. Die Technische Universität Chemnitz zählt zu den Projektpartnern.

Ergänzend entsteht in Chemnitz das „Hydrogen Innovation Center (HIC)“, eines von vier nationalen Technologiezentren für Wasserstoff. Es richtet sich vor allem an Anwendungen im Fahrzeugbereich und bietet Infrastruktur für Tests, Zertifizierung und Entwicklung – darunter mietbare H2-Labore und Werkstätten.

Beide Einrichtungen sind Teil eines regionalen Netzwerks, das von Forschung und Industrie getragen wird. Neben dem Fraunhofer IWU sind daran unter anderem die Technische Universität Chemnitz und das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS beteiligt. Sie entwickeln in der gemeinsamen „Referenzfabrik.H2“ Fertigungsprozesse für Elektrolyseure und Brennstoffzellen, die sich für die Großserie eignen. Koordiniert wird das Partnernetzwerk vom Wasserstofftechnologie-Cluster „HZwo e.V.“ mit Sitz in Chemnitz.