07.08.2006 - Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Energie aus Keramik

Mikrobrennstoffzellen werden bereits als Alternative zu Batterien gefeiert. Ihre Herstellung aus Hunderten kleinster Einzelteile ist jedoch teuer und aufwändig. Mit einer neuen Technik lassen sich Brennstoffzellen aus Keramik kostengünstig aus einem einzigen Stück herstellen.

Mikrobrennstoffzellen sollen das leidige Problem der mobilen Energieversorgung lösen, doch trotz aller Versprechen der Entwickler gibt es bis heute keine einzige erschwingliche miniaturisierte Brennstoffzelle für den Alltagseinsatz. Nach Ansicht von Dr. Michael Stelter vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden liegt das unter anderem daran, dass die winzigen Stromspender aus Hunderten von filigranen Einzelteilen zusammengebaut werden: "Das macht die Entwicklung aufwändig und die Herstellung teuer." Der Forscher und seine Kollegen gehen deshalb einen neuen Weg. Als Baumaterial nutzen sie die Spezialkeramik LTCC (Low Temperatured Cofired Ceramic). Das Material wird bereits seit einiger Zeit in der Chipindustrie als Träger für mikroelektronische Bausteine genutzt.

Den IKTS-Forschern ist es gelungen, mit kostengünstigen Verfahren zusätzliche, nichtelektronische Funktionselemente in die Keramik einzuarbeiten. Dabei kommt ihnen eine Besonderheit des Materials zugute: Strukturen lassen sich nicht nur an der Oberfläche der Keramik aufbringen, sondern auch im Inneren: Die Mikrobrennstoffzelle wird durchzogen von winzigen Kanälen für den Wasserstoff- oder Flüssigkeitstransport.

Die Produktion ist einfach und billig. "Aus LTCC können wir eine Brennstoffzelle in einem Rutsch herstellen", sagt Stelter: "Das Verfahren ist dabei nicht nur kostengünstig, sondern auch zuverlässig." Ein weiterer Vorteil: Die LTCC-Brennstoffzelle kann unterschiedliche Treibstoffe nutzen - in erster Linie Wasserstoff und Methanol, aber auch Exoten wie Ameisensäure. "Ein sehr guter Energielieferant, der jedoch gewöhnliche Brennstoffzellenmaterialien zersetzt", sagt Stelter. Der Keramik hingegen kann die Säure nichts anhaben. Die IKTS-Forscher treiben die neue Generation von Mikrobrennstoffzellen gemeinsam mit mehreren deutschen Industrieunternehmen voran. Schon heute fertigen sie mit der LTCC-Technologie andere Produkte, die wesentlich früher auf den Markt kommen werden: zum Beispiel winzige Drucksensoren mit integrierter Elektronik oder Messplatten für die biochemische Analytik.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Fraunhofer-Gesellschaft
  • News

    Die Fledermaus steht Pate bei der Digitalen Transformation

    Digitale Simulationen statt Trial and Error: Im Projekt PaintVisco modellieren Forschende am IPA die Entwicklung und Verarbeitung von Lacken. Die Daten dafür liefert ein neu konzipiertes Rheometer, mit dem sich erstmals exakt die viskoelastischen Eigenschaften von Lacken beim Trocknen und A ... mehr

    Kunststoff unter Strom

    Bisher war es nicht möglich, Sensoren und andere elektronische Geräte in einem einzigen Arbeitsgang additiv zu fertigen. Genau das ist nun aber einem Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gelungen. Eine entscheidende Rolle spielen dabei leitfä ... mehr

    Welche Rolle spielt Wasserstoff als Energieträger im globalen Energiesystem?

    Wasserstoff und H2-Syntheseprodukten wird in der künftigen Klimapolitik eine große Bedeutung beigemessen. Doch wie könnte sich der Wasserstoffbedarf global entwickeln? Dieser Frage widmet sich eine neue Meta-Studie unter Koordination des Fraunhofer ISI, die im Rahmen des Forschungsprojekts ... mehr

  • Videos

    Effektive Abwasserreinigung durch Nanofiltration

    Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen, mit denen erstmalig 200 Dalton kleine Moleküle abtrennbar sind. Dieses Video zeigt, dass sich hiermit auch Industrie-Abwässer effizient reinigen lassen.Dr. rer. na ... mehr

    Flüssigkristalle als Schmierstoffe

    Schmierstoffe sind fast überall im Einsatz – in Motoren, Produktionsmaschinen, Getrieben, Ventilen. Obwohl sie in nahezu allen Maschinen für einen ruhigen Lauf sorgen, gab es auf diesem Gebiet in den vergangenen beiden Jahrzehnten keine grundlegenden Innovationen. Das Fraunhofer-Institut fü ... mehr

    Briefkontrolle mit Terahertz-Wellen

    Bislang ist es recht aufwändig, Briefe sicher und zuverlässig auf gefährliche Inhaltsstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen hin zu untersuchen. Abhilfe könnte ein neuer Terahertz-Scanner schaffen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Kaiserslautern und der Hüb ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

    Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 59 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 17 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,5 Mrd Euro. Davon erwir ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Institut IKTS