Fraunhofer IWU | Produktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen: Die Referenzfabrik.H2 ist fertiggestellt

H2-Transfertage in Chemnitz, 24. – 26. November 2025

Die Preise müssen runter: Eine konsequente Reduzierung der CO₂-Emissionen ist ohne verbesserte Verfügbarkeit von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen schwer vorstellbar. Noch werden diese zentralen Wasserstoffsysteme in vergleichsweise geringen Stückzahlen produziert. Ein Grund dafür sind die Herstellkosten. Die vom Fraunhofer IWU orchestrierte Referenfabrik.H2 setzt genau dort an: Sie schafft die Voraussetzungen für eine industrielle Massenproduktion und dafür geeignete Produktionssysteme. Zum Abschluss der Wasserstoffprojekte H2GO (Brennstoffzellen insbesondere für die Lastenmobilität) und FRHY (Elektrolyseurproduktion) sind nun alle Bausteine der Referenzfabrik.H2 verfügbar. Für die Industrie ergibt sich ein erhebliches Wertschöpfungspotenzial.

»Auf 20 in 27« lautet das Leistungsversprechen der Referenzfabrik.H2: Bis 2027 sollen die Kosten für die Herstellung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen auf 20 Prozent der aktuellen Werte gedrückt werden (Basis: 2024).

Physisch angesiedelt ist die Referenfabrik.H2 in der »Forschungsfabrik« des Fraunhofer IWU. Als Wertschöpfungsgemeinschaft mehrerer Fraunhofer-Institute und zahlreicher Partnerfirmen zeigt sie Referenzszenarien für eine effiziente, skalierbare Produktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette auf. Prozesse und Anlagen sind auf das Rolle-zu-Rolle-Prinzip ausgerichtet. Dabei wird typischerweise Material von einer Rolle abgewickelt, bearbeitet und wieder aufgerollt. In Kombination mit der kontinuierlichen Fertigung (ohne zwischenliegende Pausen) ermöglicht dieses Verfahren eine effiziente Produktion in großen Mengen. Zur Infrastruktur der Referenzfabrik.H2 zählt insbesondere auch ein Labor, in dem die fertigungsgerechte Produktgestaltung (»Design for Production«) in mehreren Testschleifen vor Serienstart überprüft werden kann.

Modernste Infrastruktur für hochautomatisierte Produktion: Hohlprägewalzen, Elektronenstrahlschweißen, Dichten, Stacking

Hohe Produktionsraten und Wirtschaftlichkeit: BPPflexROLL und flexROLLmax

Für die Fertigung von Bipolarplatten, wesentliche Bauteile von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen, setzt die Referenzfabrik.H2 vorrangig auf das Hohlprägewalzen als kontinuierliches Verfahren. Letztlich resultieren daraus deutlich geringere Herstellungskosten pro Bauteil. Gegenüber klassischen Pressverfahren sinken die Prozesskräfte um den Faktor 10, wodurch die benötigte Anlagentechnik kleiner, leichter und kostengünstiger dimensioniert werden kann.

Elektronenstrahlschweißen: besonders präzise und effizient

Zum Fügen der wenige zehntel Millimeter dünnen metallischen Bipolarplatten von der Größe eines DIN A4-Blatts sind Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von mehr als einem Meter auszuführen, sodass die Schweißgeschwindigkeit maßgeblich für die Fertigungszeit ist. Beim Elektronenstrahlschweißen sind Elektronen das Medium – mehrere elektromagnetische Linsen steuern die negativ geladenen Teilchen, welche mit bis zu zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit auftreffen und die beiden Werkstücke miteinander verschmelzen. Dieses Verfahren kommt ohne träge Lenkungsmechanik wie beim Laserschweißen aus. Dank der Möglichkeit zur schnellen Ablenkung des Strahls lassen sich mehrere Prozesszonen gleichzeitig bearbeiten, wo bislang eine Fügestelle nach der anderen »abgearbeitet« werden muss.

Aus qualitativer Sicht spricht außerdem für diese Technik, dass sie unter Vakuumbedingungen zum Einsatz kommt. Diese garantieren konstante Bedingungen ohne störende Schwankungen von Luftdruck oder Luftfeuchtigkeit. Je hochwertiger die Schweißverbindung der Bipolarplatten, desto höher fällt der Wirkungsgrad des Systems aus. Sinkt zugleich die Bearbeitungszeit, reduzieren sich die Fertigungskosten. Mehr Qualität bei geringeren Kosten: So setzt das Elektronstrahlschweißen neue Maßstäbe.

Dichten: nur 100% Dichtigkeit bedeutet hohen Wirkungsgrad

Um eine durchgängig wirtschaftliche Herstellung der Stack-Komponenten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren (R2R) zu ermöglichen, wurden außerdem neue, kontinuierliche Produktionstechnologien für die Applikation der Dichtung entwickelt.

Einzigartige Anlage für die Montage von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren

Beim Anlagendesign lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung eines neuartigen Stacking-Konzeptes, das eine hochratenfähige Montage der Einzelkomponenten gestattet und ohne Parallelisierung bzw. Kommissionierung auskommt. Die Chance einer substanziellen Verkürzung des Stapel- und Montageprozesses ergibt sich aus der konsequenten Nutzung der Rolle-zu-Rolle-Technologie für die Herstellung der Einzelkomponenten (BPP/Bipolarplatten, PTL/Porous Transport Layer und CCM/Catalyst Coated Membrane), die bis zum Stacking im Band vorliegen und erst im Prozess separiert werden. Besonders innovativ ist die Verspannung der Komponenten als automatisierter, reproduzierbarer und kostengünstiger Prozess.

Presseinformation vom 13.11.2025