Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung
Auf der Suche nach alternativen Energiequellen stellt die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung einen der Dreh- und Angelpunkte dar. Es ist ein Sektor mit vielen bahnbrechenden Technologien: Brennstoffzellen, die mithilfe chemischer Reaktionen Strom erzeugen, innovative Verfahren zur Wasserstoffspeicherung und die Herstellung von Hochleistungsbatterien mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind hierfür nur einige Beispiele.
Die Anfänge der Branche liegen im frühen 19. Jahrhundert – damals wurden die ersten elektrochemischen Prinzipien entdeckt. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gelangen dann einige wesentliche Fortschritte, und das zunehmende Interesse an alternativen Energiequellen legte den Grundstein für die Brennstoffzellenforschung und die Entwicklung von Energiespeichern. Viele Technologien erfahren zurzeit rasante Veränderungen, die durch den wachsenden Bedarf an nachhaltigen Energielösungen infolge des Klimawandels und schwindender Ressourcen vorangetrieben werden.
Neben seinem enormen Potenzial muss sich der Sektor auch mit verschiedenen Problemstellungen auseinandersetzen. Hierzu zählen Fragen der Kosteneffizienz und der Energiedichte oder auch die Entwicklung neuer Infrastruktur. Ebenso sind Nachhaltigkeit und Umweltschutz nach wie vor wichtige Anliegen. Der Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batteriesektor steht momentan vor einem großen Umbruch. Die Energiewende und andere Maßnahmen zur Treibhausgasreduzierung kurbeln das Wachstum der Branche an und erhöhen in vielen Bereichen die Nachfrage nach entsprechenden Produkten: von industriellen Prozessen über die Stromerzeugung bis hin zum Transportwesen.
Als erfahrener Werkstoffspezialist stellt Goodfellow moderne Materialien und fachliche Beratung bereit, um die Forschung und Entwicklung in diesem Sektor zu unterstützen sowie Innovationen voranzutreiben.
Wie findet man die besten Materialien für die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung?
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Wichtige Aspekte bei der Suche nach geeigneten Materialien sind die chemische Beständigkeit und Stabilität.
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Verbundwerkstoffe und komplexe Materialien weisen häufig die gewünschten Eigenschaften auf.
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Goodfellow kann Sie bei der Auswahl und Beschaffung der richtigen Werkstoffe unterstützen.
Im Bereich der erneuerbaren Energien sind die richtigen Materialien oft entscheidend, wenn es darum geht, leistungsfähige Geräte mit dem gewünschten Funktionsumfang zu entwickeln. Bei der Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung ergeben sich u. a. in Bezug auf die chemische Korrosionsbeständigkeit, das Druckverhalten und die Haltbarkeit besondere Materialanforderungen.
Batterien und Akkumulatoren sind Schlüsselkomponenten bei der Energieversorgung mithilfe grüner Technologien. Ein entscheidender Nachteil regenerativer Stromquellen ist die unregelmäßige Verfügbarkeit der Energie. Lithium-Ionen-Batterien und andere Energiespeichermethoden können dieses Problem lösen helfen.
Neben der unmittelbaren Stromproduktion z. B. durch Windturbinen und Gezeitenkraftwerke stellt die Wasserstofferzeugung in Brennstoffzellen mit anschließender Energiespeicherung eine weitere umweltfreundliche Form der Energiegewinnung und -bereitstellung dar.
Problematisch bei der Suche nach geeigneten Werkstoffen für die Speicherung von Wasserstoff ist dessen geringe Energiedichte im Vergleich zu Kohlenwasserstoffgemischen. Das bedeutet, dass das Gas bei einem deutlich höheren Druck komprimiert werden muss. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich seiner wirtschaftlichen und sicheren Aufbewahrung. Gerade bei wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen und der stets vorhandenen Gefahr eines Zusammenstoßes ist dies ein nicht zu vernachlässigendes Risiko.
Welche Materialien sind für die Herstellung von Batterien und Energielösungen interessant?
Leistungsfähige Materialien sind für die Batterieherstellung und andere energietechnische Anwendungen wie etwa den Bau von Solarzellen unverzichtbar. Hierbei werden oft hochspezielle Werkstoffe sowie ungewöhnliche Materialkombinationen benötigt.
Lithium-Ionen-Akkus und Zink-Kohlenstoff-Zellen gehören zu den gängigsten Batterieformen; sie werden v. a. für tragbare Geräte mit geringem Stromverbrauch verwendet. Die weltweiten Lithiumvorkommen sind jedoch begrenzt, und für andere Batteriekomponenten (Kathoden usw.) werden weitere Rohstoffe, wie z. B. Cobalt Kobalt, benötigt.
Alternative Materialien für die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung
In Batterien und Akkumulatoren werden zunehmend neue Materialien verwendet, die auf der Erde in größeren Mengen vorkommen. Auf der Suche nach Alternativen sind Kalium-Ionen-Batterien besonders interessant. Allerdings dürfte es noch einige Zeit dauern, bis diese die gleiche Leistungsfähigkeit erreichen wie Lithium-Akkus.
Neue Recyclingverfahren und die Aufbereitung alter Batterien könnten in Zukunft dafür sorgen, dass Batteriematerialien länger verwendet werden können. Unterdessen dürften erschöpfte Lithiumlagerstätten und das begrenzte Weltmarktangebot die Erforschung neuer Materialien und Technologien weiter anregen.
Alternative Metalle für die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung
Brennstoffzellen erfordern, ähnlich wie andere Bereiche der Batterieherstellung, viele unterschiedliche Materialien. In vielen Brennstoffzellen dient eine feste Polymermembran als Elektrolyt. Diese ist durch den Kontakt mit verschiedenen Verbindungen wie dotiertem Ceroxid, Lanthangallat oder dotiertem Bariumzirkonat hohen chemischen Beanspruchungen ausgesetzt.
Wichtig ist auch das Elektrodenmaterial der Brennstoffzelle – da sich hier der gesamte Ionen- und Elektronentransport abspielt, muss es eine hohe Qualität aufweisen. Aufgrund der stattfindenden chemischen Reduktions- und Oxidationsprozesse sind die Elektroden besonders anfällig für die chemische Beeinträchtigung und Zersetzung.
Die Auswahl von Elektrodenwerkstoffen ist nicht leicht, denn es gibt nur wenige Materialien, die alle gewünschten Eigenschaften für die Verwendung als Elektrode aufweisen. Daher kann es notwendig sein, Werkstoffe durch Legierung und andere Verfahren für den geplanten Anwendungszweck zu verändern.
Moderne Werkstoffe für die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung von Goodfellow
Bei der Herstellung von Batterien mit ihrem hohen Bedarf an Materialien sind zahlreiche Überlegungen notwendig. So gibt es selbst bei häufig verwendeten Werkstoffen wie Lithium Sicherheitsaspekte zu beachten. In die Produktionsplanung muss außerdem die Entwicklung der Preise für stark nachgefragte Metalle wie Lithium, Nickel und Cobalt einfließen; diese können mitunter erheblich schwanken.
Beim Treffen dieser komplexen Entscheidungen und bei der Auswahl leistungsfähiger Materialien für die Batterieherstellung kann es hilfreich sein, einen kompetenten Werkstoffpartner zur Hand zu haben. Goodfellow liefert Ihnen hochwertige Materialien zuverlässig und rechtzeitig. Daneben bieten wir fachkundige Unterstützung in allen Werkstofffragen.
Wir arbeiten mit Experten aus Wissenschaft, Fertigung und Forschung zusammen, um die Batteriebranche und andere Sektoren umfassend mit Materialien und Knowhow zu versorgen.
Welche Werkstoffe empfiehlt Goodfellow für die Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batterieherstellung?
Neben Vanadium, Zink und anderen gängigen Batterierohstoffen stellt Goodfellow auch spezialisierte Materialien wie Zinkschaum bereit, der für Elektroden in NiMH-Batterien verwendet wird. Hier finden Sie eine Fallstudie zur Verwendung von Hybrid-Graphen und Nickelschaum. Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren (NiMH) kommen nicht nur in mobilen Geräten wie Handys u. dgl., sondern auch in Hybrid-Elektrofahrzeugen zum Einsatz.
Für den Bau von Wasserstoffspeichern bietet Goodfellow u. a. Nickelschaum an. Nickelschaum hat aufgrund seiner porösen Struktur eine große Oberfläche. Er lässt sich leicht biegen und bearbeiten. Zudem ist das Material korrosionsbeständig und damit langlebig.
Wenden Sie sich an Goodfellow, um mehr über die Einsatzmöglichkeiten unserer hochmodernen Werkstoffe in der Batterie- und Akkumulatorenherstellung zu erfahren. Finden Sie heraus, wie unsere nach strengen Qualitätskriterien hergestellten Materialien die Leistung Ihrer Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien erhöhen können.
Verwandte Branchen und Einsatzgebiete
Viele Brennstoffzellenmaterialien können auch in der Photovoltaik und anderen Bereichen eingesetzt werden. Hierzu gehören neben dem Transportwesen auch die Luft- und Raumfahrttechnik.
