Wissenschaftler haben eine Brennstoffzelle hergestellt, die nur 30 Gramm wiegt und erstaunliche zwölf Watt Leistung liefert. Sie wird in Zukunft einen unbemannten Mini-Hubschrauber antreiben, der beispielsweise in eingestürzten Gebäuden nach Verschütteten suchen oder kontaminierte Gelände erkunden soll.
Damit Brennstoffzellen eine genügend hohe Leistung erbringen, müssen mehrere Zellen hintereinandergeschaltet werden. Üblicherweise stapeln Hersteller die Brennstoffzellen – mehrere Metallplatten hintereinander -, die jeweils einen Kanal für Luft und einen für Wasserstoff enthalten. Dieser Aufbau macht den Brennstoffzellen-Stapel schwer.
Leicht und leistungsfähig
Gemeinsam entwickelten Forscher um Robert Hahn vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und der Technischen Universität (TU) Berlin jetzt die neue Mini-Brennstoffzelle, die leicht und doch stark genug ist, um einen zwanzig Zentimeter großen Hubschrauber zu versorgen. Die hohe Leistungsdichte von 400 Watt pro Kilogramm erreichen bisher nur wesentlich größere Systeme von mehreren Hundert Gramm.
Das System verwendet sehr dünne Brennstoffzellen, bei denen leichte Abstandhalter aus Kunststoff die Metallplatten ersetzen und so das Gewicht der Brennstoffzellen reduzieren. Der Wind der Rotorblätter gelangt direkt in die Luftschlitze und sorgt für eine gute Luftzufuhr. Die Wasserstoffversorgung erfolgt nach Angaben der Wissenschaftler über einen kleinen Reaktor – ähnlich wie eine Alu-Getränkedose in Miniaturformat -, in dem sich festes Natriumborhydrid befindet. Wird Wasser zugeführt, entsteht Wasserstoff.
Stabile Wasserstoffproduktion
Da ein Großteil der Energie dafür benötigt wird, den Hubschrauber in der Luft zu halten, muss immer gleich viel Wasserstoff produziert werden: Wäre es zu wenig, würde der Flieger abstürzen, bei Überproduktion muss entsprechend mehr „Brennstoff“ mitgeführt werden, was das Gewicht erhöht.
Einen ersten Prototyp der leichten Brennstoffzelle haben die Forscher bereits entwickelt – nur wenig größer als eine Streichholzschachtel. Noch in diesem Jahr soll dann der Hubschrauber mit ihrer Kraft abheben. In einem weiteren Schritt arbeiten die Wissenschaftler daran, die Wasserstofferzeugung zu regeln und auch für einen schwankenden Energiebedarf auszulegen. Dann würden sich die Anwendungsmöglichkeiten des Brennstoffzellensystems deutlich erweitern, zum Beispiel auch als Ladestation für Laptops und Handys.
(idw – Technische Universität Berlin, 17.02.2009 – DLO)
