Limbach-Oberfrohna. Es geht um Platin, aber auch um Dichtungen: Wenn künftig immer mehr Brennstoffzellen als Öko-Energiespeicher genutzt werden sollen, muss die Kreislaufwirtschaft für ihre Rohstoffe früh bedacht werden. Ein Unternehmen aus Limbach-Oberfrohna und sächsische Fraunhofer-Forscher arbeiten an der Recycling-Technik.

Bereits vor Beginn der industriellen Großserienproduktion von Brennstoffzellen-Stapeln (Stacks) gehen Fraunhofer-Institute im Verbund der Frage nach, wie das Material für eine spätere Demontage beschaffen sein soll. Die weltweit erste Forschungsanlage für die vollautomatisierte Zerlegung von Stacks nimmt im Wolfsburger Forschungscampus Open Hybrid Labfactory ihren Betrieb auf. Die Aumann Limbach-Oberfrohna GmbH in Sachsen baut die Anlage zusammen mit dem Fraunhofer IWU - das ist das Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik mit 670 Beschäftigten in Chemnitz, Dresden, Leipzig, Wolfsburg und Zittau.

Pilotbetrieb im Zehnsekundentakt, später flinker

Das Forscherteam um Dennis Weintraut will wichtige Rohstoffe im Kreislauf halten, "damit Ressourcen schonen und die Abhängigkeit von Importen reduzieren". Die Anlage soll es laut Fraunhofer IWU nach Abschluss des Projekts möglich machen, Serienanlagen für die sortenreine Trennung aller Bestandteile eines Brennstoffzellensystems im industriellen Maßstab zu entwickeln.

Erkenntnisse zu Taktzeiten gehören dazu, um die Anlage später vergrößern zu können. Los geht es im Pilotbetrieb mit einem Zehnsekundentakt beim Entstapeln. Für den Serienbetrieb in der Industrie wird eine Beschleunigung auf eine Sekunde angestrebt.

Das Fraunhofer IWU koordiniert im Nationalen Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion (H2GO) insgesamt 19 Fraunhofer-Institute, um die Grundlagen für eine effiziente Großserienfertigung zu legen. Der Schwerpunkt liegt auf Brennstoffzellen für Nutzfahrzeuge, die an Bord Wasserstoff in elektrischen Strom umwandeln. Denn die Wasserstoffbranche rechnet damit, dass das Gas vor allem in der Industrie und in schweren Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen wird.

Hauchdünne Platten bei Demontage nicht beschädigen

Ein wichtiger Teil des Aktionsplans ist der Verbund Stack to Piece (Stack2P), der ein umfassendes Konzept für Wiederverwendung, Wiederaufbereitung und Reparatur entwickeln soll. Gehäuse sollen so konzipiert sein, dass sie mehrfach verwendbar sind. Selbst Dichtungen werden künftig weitgehend recycelbar sein, heißt es in der Mitteilung des Fraunhofer IWU.

Demontageprozesse müssen den Aufbau der Brennstoffzellensysteme berücksichtigen. Herzstück ist die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) mit der Protonenaustauschmembran. Darin wird chemische in elektrische Energie umgewandelt. Die MEA wird von zwei Bipolarplatten umschlossen, die höchstens einen Zehntelmillimeter dick sind und beim Zerlegen nicht beschädigt werden sollen.

Zerlegen ist heute noch meistens Handarbeit. Bei Stack2P wird aber die gesamte Prozesskette mit Blick auf effiziente Wiedergewinnung in industriellem Maßstab betrachtet. Das beginnt bei der Erfassung von Daten über das Entstapeln und die automatisierte Trennung aller Komponenten. Chemische Prozesse zum Zerlegen der MEA sind nötig, um das teure Edelmetall Platin wiederzugewinnen. In Bremen errichtet das Fraunhofer IFAM gleichzeitig ein Entstapel-Modul, um Erkenntnisse zu Klebeverbindungen zu gewinnen.