Innovative Qualitätssicherung für Zellstapel in Elektrolyseuren und Brennstoffzellen

Forschungsprojekt MAGIQ

Motivation und Problemstellung

Zellstapel bilden das Herzstück moderner Elektrolyseure und Brennstoffzellen – und zugleich einen maßgeblichen Kostenfaktor in deren Gesamtsystemen. Während diese Komponenten bislang überwiegend in manuellen Fertigungsprozessen hergestellt wurden, vollzieht sich aktuell weltweit ein Wandel hin zur automatisierten Massenproduktion im Gigawattmaßstab. Ziel dabei ist es, die Produktionskosten signifikant zu senken und gleichzeitig die Qualität und Reproduzierbarkeit zu steigern.

Ein zentrales Hindernis in diesem Transformationsprozess ist das Fehlen effizienter, bildgebender Prüfverfahren zur ortsaufgelösten Qualitätskontrolle von Zellstapeln direkt im Produktionsprozess. Derzeit können elektrische Kennwerte erst nach der vollständigen Inbetriebnahme in einem Teststand erfasst werden – ein zeit- und ressourcenintensiver Schritt.

Was fehlt, ist ein praxisnahes Messverfahren zur Bestimmung von Stromdichte- und Leitfähigkeitsverteilungen innerhalb von Elektrolyse- und Brennstoffzellenstapeln. Ziel ist es, eine zuverlässige und schnelle Qualitätsprüfung am Ende der Fertigungslinie zu ermöglichen – direkt in der Produktion, ohne Umwege über aufwendige Testeinrichtungen.

Projektziele und Lösungsansatz

Das Fraunhofer CSP arbeitet in diesem Projekt gemeinsam mit der Firma DENKweit an der Entwicklung eines praxisnahen Messverfahrens zur Bestimmung von Stromdichte- und Leitfähigkeitsverteilungen innerhalb von Elektrolyse- und Brennstoffzellenstapeln. Ziel ist es, eine zuverlässige und schnelle Qualitätsprüfung am Ende der Fertigungslinie zu ermöglichen – direkt in der Produktion, ohne Umwege über aufwendige Testeinrichtungen.

Unsere Forschungsansätze im Überblick:

  • Entwicklung eines innovativen Messverfahrens zur Erfassung von Stromdichte- und Leitfähigkeitsverteilungen in Elektrolyse- und Brennstoffzellenstapeln – speziell für die End-of-Line-Qualitätskontrolle.
  • Qualifizierung eines prototypischen Messaufbaus hinsichtlich Messfähigkeit und Detektionsgenauigkeit von Defekten – als Grundlage für eine anschließende Produktentwicklung in Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner DENKweit.
  • Technologischer Lösungsansatz: Erfassung zeitlich und räumlich variabler Magnetfelder in der Umgebung des Zellstapels, die durch hochfrequenten Wechselstrom im Inneren des Stapels erzeugt werden.

Projektsteckbrief

Projekttitel MAGIQ – Magnetfeld-Imaging bei AC-Anregung für die Qualitätsprüfung von PEM Elektrolyse- und Brennstoffzellen-Stacks
Laufzeit 01.04.2025 – 31.12.2027
Förderung Ministeriums für Wirtschaft, Tourismus, Land-wirtschaft und Forsten Sachsen-Anhalt mit Kofinanzierung aus Mitteln der Europäischen Union
Fördervolumen 295.079,74 €
Partner DENKweit GmbH
Projektleiter Dr. Volker Naumann
Ziel
  • Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung von Stromdichte- und Leitfähigkeitsverteilungen in Zellstapeln für die End-of-Line-Qualitätskontrolle

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Volker Naumann

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Dr. Volker Naumann

Teamleiter »Defektdiagnostik«, Gruppe »Materialdiagnostik für H2-Technologien«

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Otto-Eißfeldt-Straße 12
06120 Halle (Saale)

Telefon +49 345 5589-5113