H2-Tankstellentechnologie

Für die Markteinführung von Brennstoffzellen-basierter Mobilität müssen effiziente und kostengünstige Betankungstechnologien für PKW, NFZ, LKW, Busse, Züge etc. entwickelt werden. Im Fokus der Abteilung Wasserstoff-Infrastruktur des ZBT stehen die gezielte Entwicklung und Qualifizierung von Komponenten und Konzepten von Wasserstofftankstellen (engl. Hydrogen refuelling station, HRS). Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Betankungsprotokollen.

Bei allen Aktivitäten auf unserer Wasserstoff-Testtankstelle wird stets ein systemischer Ansatz verfolgt, d.h. es werden immer die Auswirkungen auf das Gesamtsystem betrachtet. Folgerichtig werden auch in den angrenzenden Bereichen Distribution und Tanksysteme Komponenten und Konzepte entwickelt und qualifiziert. Unsere Wasserstoff-Testtankstelle ist Teil des Wasserstoff-Testfelds und ermöglicht einen realitätsnahen Betrieb. Da sie keine kommerzielle Tankstelle ist, können wir Komponenten und Konzepte ungestört unter realen Bedingungen entwickeln und erproben.

Die F&E-Arbeiten werden durch Modellierungen und Simulationen von Befüllanlagen, HRS, HRS-Komponenten sowie Betankungen flankiert. Auf Basis dieser Modelle lassen sich neu aufzubauende HRS lastabhängig optimiert auslegen bzw. bestehende Anlagen in ihrem Betrieb optimieren.

Im Rahmen zahlreicher nationaler und internationaler F&E-Projekte und Kundenaufträge wurden Heavy-Duty-Tanksysteme und Tankstellenkomponenten untersucht und die Entwicklung von HD-Betankungsprotokollen durch Tests an voll instrumentierten Einzelspeichern mit 350, 500 und 700 bar unterstützt.

seitlicher Blick auf eine Schalttafel der Wasserstoff-Testtankstelle des ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik mit vielen Leitungen und Schaltern

Was wir bieten – Entwicklung und Qualifizierung von …

  • Tanks/Tanksystemen

  • Sensoren

  • Vorkühlung

  • Kompressoren

  • Betankungskomponenten und -baugruppen

  • Betankungsprotokollen

  • HRS-Konzepten

Details eines Teststands mit vielen Kabeln und Steckern im ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik

Prüfung von …

  • Betankungsprotokollen und

  • Tanksystemen

Rückseite einer Sattelzugmaschine von MAN und eines Toyota Mirai während des HeavyDuty Congress 2025

Beratung zu …

  • HRS- und H2-Anlagenplanung

  • Prozessplanung und -steuerung

  • Sicherheitskonzepten

  • Zulassung und Zertifizierung

Hauptdispenser der Wasserstoff-Testtankstelle am ZBT

Spezfikationen unserer Testtankstelle

  • Wasserstoffkapazität:
    500 kg H2 (gespeichert bei 200, 500 und 900 bar)
    weitere 150 kg (bei 1000 bar) geplant

  • Vorkühlung:
    -40 °C bis Umgebungstemperatur (Feststoff- und Plattenwärmetauscher)
    -40 °C bis +40 °C geplant

  • Betankung:
    70 MPa Light Duty
    35 MPa Heavy Duty
    70 MPA Heavy Duty geplant

  • Massenströme:
    bis zu 120 g/s
    bis 300 g/s geplant

  • Betankungsprotokolle:
    SAE J2601 (2020)
    Table based und MC-Formular
    PRHYDE
    „frei“ konfigurierbar

  • Max. Größe des Tanksystems:
    mehrere m3

  • Verfügbare FCEV-Tanks:
    voll instrumentierte 35, 50 & 70 MPa Behälter

  • PLC:
    Flexible und sicherheitsrelevante Steuerung und Datenerfassung

  • Prüfraum:
    Komponentenentwicklung und -Testung

Projekte

OptiCold – Sicherer Kaltstart für Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen

OptiCold entwickelt Materialien, Zellarchitekturen und Betriebsstrategien, um PEM-Brennstoffzellen auch bei Temperaturen bis –25 °C sicher und schadensfrei starten zu können. Ziel ist es, vor allem für mobile Heavy-Duty-Anwendungen robuste, langlebige und praxistaugliche Lösungen bereitzustellen.

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Ausschnitt einer XTM-Aufnahme von der Wasserverteilung in einer Brennstoffzelle in einem Kanal einer Bipolarplatte und der angrenzenden Gasdiffusionsschicht

FLOWMEX – Effizientere Brennstoffzellen durch systematisch verbessertes Wassermanagement

Forscher:innen entwickeln ein Simulationstool, das den Transport von Flüssigwasser in Brennstoffzellen realistisch abbildet, um das Wassermanagement systematisch verbessern zu können.

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Interface – höhere Leistungsdichte und Lebensdauer durch mikrostrukturierte Bipolarplatten

Mit innovativer laserbasierter Mikrostrukturierung optimiert das Forschungsvorhaben die Grenzfläche zwischen Bipolarplatte und Gasdiffusionslage in Brennstoffzellen. Das verbessert den Wasserdurchfluss und reduziert den elektrischen Kontaktwiderstand, was zu einer Leistungssteigerung von bis zu 30 % und einer deutlich verlängerten Lebensdauer führt.

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Test-Brennstoffzelle

Corromap – Echtzeit-Korrosionsmessungen zur Optimierung von Brennstoffzellen

Korrosion begrenzt die Leistung und Lebensdauer der für eine Wasserstoffwirtschaft wichtigen Brennstoffzellen. Im Forschungsprojekt Corromap geht es vor diesem Hintergrund um Korrosionsmessungen im laufenden Betrieb der Zellen. Projektpartner sind die Fachhochschule Südwestfalen in Iserlohn und das Zentrum für Brennstoffzellentechnologie Duisburg (ZBT).

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HRS-Modell – Kostenfreies Simulationsmodell Für Wasserstoff-Füllanlagen

Wasserstoff-Füllanlagen auslegen und designen für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb – durch sich stetig verändernde Anforderungen und die rasante Entwicklung eine große Herausforderung. Das jetzt veröffentlichte HRS-Modell soll Abhilfe schaffen.

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Kontakt

Gruppenleiter H2-Tankstellentechnologie

Dr.-Ing. Christian Spitta
+49 203 7598-4277

Ausstattung

Wir verfügen über High-End-Labore, vielfältige Messgeräte und individuell entwickelte Teststände. Im Hy-Lab analysieren wir Wasserstoffproben auf Reinheit und Kontaminationen. Auf unserem Wasserstoff-Testfeld untersuchen wir das Zusammenspiel von Anlagen und Komponenten im Maßstab 1:1. Und an der Hydrogen-Teststation entwickeln wir Wasserstofftankstellen und Betankungsprotokolle.

Projekte

Das ZBT forscht, entwickelt und berät in den Bereichen Wasserstoff, Brennstoffzellen und Elektrolyse. In den Forschungsprojekten deckt das ZBT die gesamte Breite von der Grundlagenforschung vor allem im Bereich neuer Materialien über anwendungsorientierte Forschung bis hin zu F&E-Projekten für die Industrie ab.