Hohe Leistung mit niedrigem Gewicht der neuen Brennstoffzellen erreicht
Berlin (tu) - Ein unbemannter Mini-Hubschrauber, angetrieben von einer besonders leichten Brennstoffzelle,
soll künftig in eingestürzten Gebäuden nach Verschütteten suchen oder kontaminierte Gelände
erkunden. 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. Gemeinsam entwickelten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
IZM und der TU Berlin unter Leitung von Dr.-Ing. Robert Hahn eine Brennstoffzelle, die nur 30 Gramm wiegt und zwölf
Watt Leistung erbringt. Die Brennstoffzelle ist damit leicht und stark genug, 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 über einen kleinen
Reaktor - ähnlich wie eine Alu-Getränkedose in Miniaturformat -, in dem sich festes Natriumborhydrid
befindet. Wird Wasser zugeführt, entsteht Wasserstoff.
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. |