Wasserstoff & Brennstoffzelle

Wasserstoff ist als kohlenstofffreier Energieträger eine sehr interessante und Erfolg versprechende Möglichkeit ohne Treibhausgasemissionen Energie zu transportieren und zu wandeln. Herausforderungen sind aber die nachhaltige Produktion, der Transport und Lagerung von Wasserstoff. Da reiner Wasserstoff das kleinste Element ist, gibt es hier noch Forschungsbedarf. Zum Teil wird Wasserstoff v.a. für den einfacheren Transport und Lagerung, aber auch zur Weiterverwendung in andere Stoffe gewandelt, wie z.B. Ammoniak oder Methanol als Energieträger. Diese mit geringerem Aufwand flüssig lagerbaren Stoffe erleichtern damit das Handling. Bei der Energiewandlung von Wasserstoff oder seinen Trägersystemen kommen sowohl Verbrennungsmotoren als auch Brennstoffzellen zum Einsatz.

Dementsprechend widmet sich der Lehrstuhl für Nachhaltige Mobile Antriebssysteme in seiner Forschungsarbeit sowohl der direkten Nutzung von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen aber auch den alternativen Wasserstoffträgern Methanol und Ammoniak.

 

Wasserstoffverbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren haben aufgrund ihrer Robustheit den Vorteil als Brückentechnologie für einen flächigen Einsatz von Wasserstoff dienen zu können, wobei sowohl mechanische und elektrische Energie sowie Wärme aus Wasserstoff oder den alternativen Energieträgern direkt erzeugt werden können. Allerdings müssen die Verbrennungsmotoren konsequent auf den neuen Kraftstoff ausgelegt und entwickelt werden, damit das höchste Potential der kohlenstoffarmen bzw. -freien Verbrennung erzielt werden kann. Zu den Forschungsthemen des NMA gehört die energetische Umsetzung von Wasserstoff und seinen Energieträgern im Brennraum des Motors bis hin zur Optimierung der Verbrennung um möglichst geringe Belastungen für die Umwelt bei hohem Wirkungsgrad zu erreichen. Dies wird mit eigenentwickelten Versuchsmotoren vom PKW bis zum Großmotorensegment sowohl thermodynamisch, optisch und simulativ untersucht.

 

Brennstoffzellen

Brennstoffzellen können mit hohem Wirkungsgrad bei der direkten Wandlung von Wasserstoff in elektrische Energie arbeiten, allerdings bedarf es noch Forschungsbemühungen hier eine breite Verfügbarkeit darstellen zu können. Am NMA sollen hierzu Fragen der Anwendungsnähe der Brennstoffzelle im Systemverbund des Antriebs erforscht werden. Auch hier spielen die experimentell-thermodynamischen und simulativen Untersuchungen eine starke Rolle für unsere Forschung.