Hubschrauber mit Brennstoffzellen
Ein unbemannter Hubschrauber soll künftig in eingestürzten Gebäuden nach Verschütteten suchen oder kontaminierte Gelände erkunden. Angetrieben wird der Mini-Helikopter von einer sehr leichten Brennstoffzelle.
Stapel aus Leichtbau-Brennstoffzellen: Die einzelnen Zellen sind durch Abstandshalter aus Kunststoff getrennt. Mit 2 x 5 x 4 Zentimetern ist der Aufbau nur wenig größer als eine Streichholzschachtel.
© Fraunhofer IZM
Erst gemeinsam ist man stark - das gilt auch für Brennstoffzellen. Sollen sie eine genügend hohe Leistung erbringen, müssen mehrere Zellen hintereinander geschaltet werden. Üblicherweise stapeln Hersteller die Brennstoffzellen in einem Stack - mehrere Metallplatten, die jeweils einen Kanal für Luft und einen für Wasserstoff enthalten. Dieser Aufbau macht den Brennstoffzellen-Stapel recht schwer. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin haben mit ihren Kollegen der Technischen Universität TU Berlin eine Brennstoffzelle entwickelt, die nur 30 Gramm wiegt und 12 Watt Leistung erbringt. Die hohe Leistungsdichte von 400 Watt pro Kilogramm wurde bisher nur bei wesentlich größeren Systemen von mehreren hundert Gramm erreicht. Die Brennstoffzelle ist leicht genug, um einen zwanzig Zentimeter großen Hubschrauber anzutreiben: Er wird von den Projektpartnern in einem EU-Projekt entwickelt und soll künftig etwa in eingestürzten Gebäuden nach Verschütteten suchen, den Verkehr überwachen oder Gelände erkunden, die nach einem Chemieunfall kontaminiert sind.
Wie schaffen es die Forscher, das Gewicht der Brennstoffzellen derart zu reduzieren? "Wir verwenden sehr dünne, planare Brennstoffzellen", sagt Dr. Robert Hahn, Gruppenleiter am IZM. "Die Metallplatten haben wir durch leichte Abstandshalter aus Kunststoff ersetzt." Auf eine zusätzliche Pumpe, die für ausreichende Luftzufuhr sorgt, können die Forscher verzichten: Der Wind, den die Rotoren des Hubschraubers erzeugen, gelangt direkt in die Luftschlitze. Auch bei der Wasserstoffversorgung mussten sich die Wissenschaftler etwas einfallen lassen, denn ein herkömmlicher Drucktank wäre zu schwer für den Hubschrauber. "Wir haben einen kleinen Reaktor gebaut, in dem sich festes Natriumborhydrid befindet. Spritzen wir Wasser dazu, entsteht Wasserstoff", erklärt Hahn. Da der Hubschrauber etwa immer gleich viel Energie braucht, um sich in der Luft zu halten, muss der Reaktor ständig die gleiche Menge an Wasserstoff produzieren. Einen Prototyp der leichten Brennstoffzelle haben die Forscher bereits entwickelt. In gut einem Jahr soll der Hubschrauber mit ihrer Kraft abheben. In einem weiteren Schritt arbeiten die Wissenschaftler daran, die Wasserstofferzeugung auch für schwankenden Energiebedarf auszulegen. Anwendungen für eine solche Brennstoffzelle gibt es viele: Sie könnte etwa als Ladestation für Laptops und Handys dienen.
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