Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSDas Fraunhofer IKTS entwickelt hochmoderne Brennstoffzellen- und Batterietechnologien, die speziell auf die extremen Anforderungen der Raumfahrt zugeschnitten sind. Mit exzellenter Materialforschung und robustem Systemdesign leisten wir einen Beitrag zur Energieversorgung in der Raumfahrt.
Brennstoffzellen- und Elektrolysesysteme als Energiequelle für Raumfahrtmissionen
SOFC/SOEC-Systeme bieten eine zuverlässige Energiequelle für Raumfahrtmissionen als Alternative zu Solar- und Nuklearenergie, beispielsweise bei der Erforschung sonnenferner Planeten. Im Rahmen eines ESA-Projekts entwickelt und erprobt das Fraunhofer IKTS derzeit ein SOFC-Brennstoffzellensystem (Solid Oxide Fuel Cell), das speziell für den Einsatz bei Raumfahrtmissionen konzipiert ist. Ziel ist es, eine zuverlässige Stromversorgung zu ermöglichen, basierend auf bewährten Technologien aus terrestrischen Energiesystemen. In einem ersten Schritt wurde ein 200-Watt-SOFC-Breadboard entwickelt und getestet, das mit Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff betrieben wird. In den folgenden Projektphasen sollen Balance-of-Plant-Komponenten (BoP) spezifiziert und entwickelt werden. Anschließend ist der Aufbau eines vollständig integrierten Systems angedacht, das in realitätsnahen Tests auf seine Einsatzfähigkeit im All geprüft wird.
In einem weiteren ESA-Projekt widmet sich das Fraunhofer IKTS der Entwicklung und Erprobung eines SOEC-Elektrolysesystems (Solid Oxide Electrolysis Cell) zur In-situ-Herstellung von Treibstoff auf dem Mars. Ziel ist es, lokal vorhandenes Kohlendioxid (CO₂) gemeinsam mit Wasser (H₂O) in nutzbare Gase wie Methan (CH₄) und Sauerstoff (O₂) umzuwandeln. Dadurch soll die Abhängigkeit von aufwendig transportierten Ressourcen von der Erde deutlich reduziert werden. Im ersten Schritt wird ein Systemdemonstrator entworfen, der die technische Machbarkeit der gekoppelten Co-Elektrolyse und Methanisierung aufzeigt. Anschließend erfolgen der Bau und Test des Demonstrators, um die Effizienz und Umsetzbarkeit des Verfahrens zu validieren. Um Optimierungspotenziale zu identifizieren und die Technologie für zukünftige Marsmissionen weiterzuentwickeln, wird die Systemleistung umfassend bewertet.
