PowerPaste - Mobile Wasserstoffversorgung der nächsten Generation; Teilprojekt: Entwicklung und Fertigung einer flüssiggekühlten Brennstoffzelle mit ca. 1 kW elektrischer Ausgangsleistung

Abstract

Um die Herausforderungen der Energiewende und die Elektrifizierung des Verkehrssektors zu meistern, ist die Entwicklung alternativer, emissionsfreier Antriebslösungen entscheidend. Ein zentrales Problem der Wasserstoffmobilität ist bislang die fehlende Infrastruktur, insbesondere für kleine und leichte Fahrzeuge wie E-Bikes, Leichtfahrzeuge oder Drohnen. Die bisher dominierenden Technologien – Batterien und Druckwasserstoff – stoßen bei Energiedichte, Ladezeiten, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit an Grenzen. Im Rahmen des vom BMWE geförderten Verbundprojekts PowerPaste wurde eine neuartige, kompakte und modulare Energieversorgung für elektrische Antriebe auf Basis von Brennstoffzellen entwickelt. Kern der Innovation ist die PowerPaste-Technologie, mit der Wasserstoff sicher, drucklos und bedarfsgerecht gespeichert und freigesetzt werden kann. Dadurch wird eine flexible, sichere und einfach zu handhabende Energieversorgung für mobile Anwendungen ermöglicht, ohne auf eine klassische Wasserstoff-Infrastruktur angewiesen zu sein. Das Teilprojekt von Vitesco Technologies GmbH konzentrierte sich auf die Entwicklung und Fertigung einer wassergekühlten PEM-Brennstoffzelle mit ca. 1 kW elektrischer Ausgangsleistung, die speziell für den Betrieb mit PowerPaste optimiert wurde. Im Fokus standen die Auslegung und Abstimmung des Zell- und Stack-Designs, die Entwicklung metallischer Bipolarplatten sowie die Integration des Systems in ein Demonstratorfahrzeug. Die Zusammenarbeit mit Partnern wie dem Fraunhofer IFAM, ZBT und EMEC ermöglichte eine erfolgreiche Umsetzung.

To meet the challenges of the energy transition and the electrification of the transport sector, the development of alternative, emission-free drive solutions is essential. A central problem for hydrogen mobility so far has been the lack of infrastructure, especially for small and lightweight vehicles such as e-bikes, light vehicles, or drones. The technologies that have dominated until now—batteries and compressed hydrogen—are reaching their limits in terms of energy density, charging times, safety, and economic efficiency. As part of the BMWE-funded joint project PowerPaste, an innovative, compact, and modular energy supply for electric drives based on fuel cells was developed. At the core of this innovation is the PowerPaste technology, which allows hydrogen to be stored and released safely, without pressure, and as needed. This enables a flexible, safe, and easy-to-use energy supply for mobile applications, without relying on a traditional hydrogen infrastructure. The subproject of Vitesco Technologies GmbH focused on the development and production of a water-cooled PEM fuel cell with approximately 1 kW of electrical output, which was specifically optimized for operation with PowerPaste. The main focus was on the design and coordination of the cell and stack, the development of metallic bipolar plates, and the integration of the system into a demonstrator vehicle. The collaboration with partners such as Fraunhofer IFAM, ZBT, and EMEC enabled successful implementation.