„Roboter-Hummel“ mit Brennstoffzellenantrieb

Ein unbemannter Hubschrauber soll künftig in eingestürzten Gebäuden nach Verschütteten suchen oder Chemikalien-verseuchten Boden erkunden. Angetrieben wird der Mini-Helikopter von einer neuen sehr leichten Brennstoffzelle, die jetzt Fraunhofer-Forscher entwickelt haben.

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 vorgestellt, die nur 30 Gramm wiegt und zwölf Watt Leistung erbringt. Die hohe Leistungsdichte von 400 Watt pro Kilogramm wurde bisher nur bei wesentlich größeren Systemen von mehreren hundert Gramm erreicht.

Hubschrauber als Retter

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.

Doch wie schaffen es die Forscher, das Gewicht der Brennstoffzellen derart zu reduzieren? „Wir verwenden sehr dünne, planare Brennstoffzellen“, sagt Robert Hahn vom 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.

Prototyp bereits entwickelt

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.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 04.06.2008 – DLO)