Die Entwicklung von wasserstoffbasierten Brennstoffzellen ist eines der heißen Themen in der Diskussion um die Antriebsform der Zukunft. Während die Mobility-Szene bei den Autos sehr gespalten über den Wasserstoff-Antrieb nachdenkt, so sind sich fast alle Experten einig, dass bei den Nutzfahrzeugen ein H2 Einsatz große Zukunft haben wird. Doch auch aus Deutschland kommen Neuigkeiten zur Produktion von Brennstoffzellen für den Einsatz in Nutzfahrzeugen.

Mobility Startup Nikola Motors pusht die traditionellen Hersteller

Der Entwicklung von Brennstoffzellen in Lkw, Bussen oder auch Pickup-Trucks wird derzeit höchste Bedeutung geschenkt. Neben den arrivierten Nutzfahrzeug-Herstellern gilt das amerikanische Mobility Startup Nikola Motors als extrem spannender Newcomer. Die Aktien von Nikola Motors sind seit wenigen Wochen börsengelistet, das Unternehmen hat dank eines Reverse-Takeovers inzwischen einen Marktwert von über 20 Milliarden US Dollar.

Viel Fantasie stecke in diesem Marktwert, so behaupten die Kritiker von Nikola Motors. Fakt ist jedoch auch, dass das Startup auf dem Weg ist, gemeinsam mit IVECO in Ulm seine vollelektrischen und Wasserstoff-Trucks Nikola Two und Nikola Tre zu bauen und ab 2021 auszuliefern. Für das Pick-up Segment bringt Nikola mit dem Nikola Badger ein weiteres Fahrzeug, das dem angekündigten Cybertruck von Tesla den Kampf angesagt hat. Seit Beginn dieser Woche kann der Nikola Badger Pickup für 5.000 Dollar reserviert werden. Hier zeigt also ein Wasserstoff Startup, welche Dynamik in Brennstoffzellenantrieben für den Nutzfahrzeug Bereich liegen kann.

Eigene Produktion von Brennstoffzellen bei Daimler Trucks

Aus Deutschland kommen weitere interessante Neuigkeiten zum Thema Brennstoffzelle

Doch in Deutschland gilt die Brennstoffzelle als interessante Option für die traditionellen Hersteller. Die Daimler Truck AG treibt nämlich die Serienproduktion von Brennstoffzellen mit einer eigenen Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG voran. „Wir verfolgen die Vision eines CO2-neutralen Transports der Zukunft. Die wasserstoffbasierte Brennstoffzelle ist dabei eine zentrale Technologie von strategischer Bedeutung. Wir gehen nun konsequent den Weg in Richtung Serienfertigung von Brennstoffzellen und leisten damit absolute Pionierarbeit – und dies über die Fahrzeugindustrie hinaus. Dafür investieren wir in den nächsten Jahren einen ganz erheblichen Betrag“, so Martin Daum, Vorsitzender des Vorstands der Daimler Truck AG und Mitglied des Vorstands der Daimler AG.

Daimler hat viel Erfahrung in Sachen Brennstoffzelle

Neu ist das Thema Wasserstoff für Daimler durchaus nicht. Die Experten von Daimler haben in den vergangenen zehn Jahren bereits umfassendes Knowhow auf diesem Gebiet aufgebaut und Fertigungsverfahren und -prozesse entwickelt. Gemeinsam mit den Daimler Kollegen in Vancouver, Kanada arbeitet man an der zukünftigen Serienproduktion. Dazu wird in neue hochmoderne Anlagen investiert, die jede einzelne Prozessstufe der Brennstoffzellenproduktion abdecken: von der Membranbeschichtung über die Stack-Herstellung bis hin zum Brennstoffzellen-Aggregatebau.

Eigene Produktion von Brennstoffzellen bei Daimler Trucks
Bildrechte: Daimler Truck AG – die PEM-Brennstoffzelle ist wie ein Sandwich aufgebaut. In der Mitte befindet sich eine dünne Kunststofffolie, die „Protonen-Austausch-Membran“ oder PEM (Proton Exchange Membrane). Diese Membran ist auf beiden Seiten mit einer dünnen Katalysatorschicht und einer gasdurchlässigen Elektrode beschichtet. Umgeben ist die Membran von zwei so genannten Bipolarplatten, in die Gaskanäle eingefräst sind. Durch die Gaskanäle strömt auf der einen Seite Wasserstoff und auf der anderen Seite Sauerstoff. Viele dieser einzelnen hintereinander geschalteten Brennstoffzellen ergeben einen Brennstoffzellen-Stapel (Stack), der zu einer leistungsfähigen Energiequelle wird, die das Fahrzeug antreibt.

Der Leiter Daimler Truck Fuel Cell Andreas Gorbach nimmt hierzu Stellung: „Wie bei der Entwicklung der Brennstoffzellen-Technologie profitieren wir auch in Sachen Herstellung von der langjährigen Erfahrung unserer Experten. Dies bietet uns einen enormen Wettbewerbsvorteil: Dadurch sind wir bereits heute in der Lage, ganz konkret an einem unserer wichtigsten Meilensteine zu arbeiten, und zwar der technologischen Vorlage für die Serienfertigung von Brennstoffzellensystemen im großen industriellen Maßstab.“

Klassische industrielle Produktionsprozesse lassen sich nicht unmittelbar auf die sowohl hochkomplexen als auch hochsensiblen Brennstoffzellen-Stacks – Stapel aus Brennstoffzellen – übertragen. So findet die Bearbeitung zahlreicher filigraner Komponenten beispielsweise im Mikrometer-Bereich statt (1 Mikrometer = 1 millionstel Meter). Die kleinste Verunreinigung könnte die Funktionsfähigkeit der Brennstoffzellen beeinträchtigen, weshalb für einige Arbeitsschritte der geplanten Vorserienproduktion ein Sauberraum mit gefilterter Luft aufgebaut wird.

Größte Herausforderung ist die kurze Taktzeit

Die größte Herausforderung für die Daimler-Experten stellt jedoch das Erreichen einer kurzen Taktzeit der Produktion dar, was für eine wirtschaftliche Fertigung jedoch unerlässlich ist. Die Experten greifen daher bei der Produktion der Brennstoffzellen-Stacks zum Beispiel teilweise auch auf Technologien der Verpackungsindustrie zurück – was in der konventionellen Motorenherstellung in der Regel keine Anwendung findet.

Brennstoffzellen-Joint Venture von Daimler Trucks und Volvo Group

Erst im April hatten die Daimler Truck AG und die Volvo Group eine zunächst nicht bindende Vereinbarung zur Gründung eines neuen Joint Ventures verkündet. Das JV soll die serienreife Entwicklung und Vermarktung von Brennstoffzellensystemen für den Einsatz in schweren Nutzfahrzeugen und anderen Anwendungsfeldern ermöglichen. Hierin soll auch die Produktion von Brennstoffzellensystemen Bestandteil werden. Ab 2025 wollen die beiden Partner dann schwere Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge für den anspruchsvollen und schweren Fernverkehr in Serie anbieten.

Eigene Produktion von Brennstoffzellen bei Daimler Trucks