Im Labor haben sie den Grundstein gelegt

Von: Thorsten Karbach
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Eine Entwicklung aus dem Jülicher Labor wird zur Geschäftsidee: Vitali Weißbecker (von links), Andreas Schulze Lohoff und Klaus Wedlich haben sich mit ihrem Mentor, Werner Lehnert, auf den Weg gemacht, ein eigenes Unternehmen zu gründen. Foto: Karbach
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Links beschichtet, rechts unbeschichtet: So sieht eine metallische Bipolarplatte aus. Foto: Karbach

Jülich/Aachen. Aus dem Labor auf den Markt, das ist der Weg, den Vitali Weißbecker und seine Mitstreiter vor Augen haben. Mit einer speziellen Beschichtung für die Stromabnehmerplatten in Brennstoffzellen haben die jungen Männer am Forschungszentrum Jülich (FZ) eine Entwicklung, die zu einer Geschäftsidee wurde.

Die wollen sie umsetzen. Nun geht es darum, ein Start-up, also eine neue Firma, zu gründen. Einen ersten Erfolg gab es bereits: den Gewinn des AC²-Gründungswettbewerbs. Doch es bleibt ein langer Weg – und unsere Zeitung wird sie darauf begleiten.

Die Idee

Die Jülicher Wissenschaftler forschen zum Thema Brennstoffzellentechnik. Eine Brennstoffzelle ist ein umweltfreundlicher Energiewandler, der die chemische Energie von Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie umwandelt und dabei neben Elektrizität reines Wasser produziert – ohne CO2- und Schadstoffemissionen. Dabei geht es Ihnen nicht darum, ganze Brennstoffzellen zu entwickeln, sondern konkret ein wichtiges Bauteil zu erneuern: die Bipolarplatte (Stromabnehmerplatte), von der zu jeder Brennstoffzellen-Einheit immer zwei Platten gehören (Anode und Kathode).

Bipolarplatten haben die Aufgabe, die Zelle mechanisch zu stabilisieren, die Reaktionsgase gleichmäßig zu verteilen und den generierten elektrischen Strom abzuführen. Solche Bipolarplatten sind bisher aus Graphit oder einem Graphit-Kunststoffgemisch und umschließen beidseitig die Membran-Elektroden-Einheit, in deren Elektroden die elektrochemischen Reaktionen ablaufen.

Das Problem: Sie sind schwer, und wenn in einem Auto rund 400 solcher Einzelzellen als sogenannter Brennstoffzellenstapel eingebaut werden müssen, ist das eine ganze Menge Gewicht: Mit graphitischen Bipolarplatten wiegt ein 85-kW-Brennstoffzellenstapel im Fahrzeug etwa 150 Kilogramm. Mit dünnen metallischen Bipolarplatten kann das Gewicht auf rund 50 Kilogramm reduziert werden. Sie bräuchten aber eine Schutzschicht, damit sie nicht korrodieren (rosten). Bisher wurden dafür Goldschichten, Metallnitride oder auch modifizierte Diamantschichten erprobt.

Doch die sind: sehr teuer. Die Jülicher Entwicklung ist eine Schutzschicht, die günstig hergestellt werden kann und sich ultradünn – etwa 200 bis 800 Nanometer – aufsprühen lässt. Am Ende ist eine Gewichtsersparnis von etwa 70 Prozent und eine Platzersparnis – die Platten dünner sind als die aktuellen Graphitplatten – um 30 Prozent möglich.

Der Hintergrund

In seiner Doktorarbeit setzte sich Weißbecker mit Bipolarplatten auseinander. Schnell merkte er: Vergoldete oder anders beschichtete Chrom-Nickel-Edelstahlplatten haben Schwachstellen. Die am FZ entdeckte kohlenstoffbasierte Beschichtung sei so noch nicht auf dem Markt angekommen. Im vergangenen Jahr haben die Jülicher ein Patent angemeldet.

„Darauf können wir ein Geschäftskonzept aufbauen“, sagt Weißbecker. Es ist eine typische Gründung für die Region. An den Hochschulen und dem FZ entstehen so immer wieder Unternehmen. Zwischen 2010 und 2015 gab es 438 technologieorientierte Neugründungen. Mehr als die Hälfte waren Spin-offs der RWTH und des FZ.

Die Gründer

Er war gerade ein paar Monate in Jülich, da erzählte Vitali Weißbecker seinem Professor Werner Lehnert, er strebe keinen Schreibtischjob bei einer großen Firma an, er hätte viel mehr Lust, ein innovatives Start-up aufzubauen. Weißbecker hat in seiner Heimat Ulm Chemie mit der Vertiefung Energietechnik und Elektrochemie studiert. Über Lehnert ist er nach dem Diplom nach Jülich gekommen.

Der ist der Leiter Hochtemperatur-Polymerelekrolyt-Brennstoffzellen am Institut für Elektrochemische Verfahrenstechnik im FZ und Professor an der Fakultät für Maschinenwesen der RWTH. Er gab damals in Ulm Vorlesungen. Im Dezember 2011 begann Weißbecker als Doktorand am FZ. Dort traf er Andreas Schulze Lohoff. Der hatte in seiner Heimat Münster an der FH Maschinenbau und dann an der FH Aachen in Jülich Energy Systems studiert.

Es folgte ein halbes Jahr bei einem Start-up, das in Sachen Brennstoffzellen unterwegs war, dann die Rückkehr nach Jülich ans FZ. Dort sprach ihn Weißbecker an, der 30-jährige Ulmer und der 30-jährige Münsteraner machten ein paar Versuche, ließen die Idee der neuartigen Beschichtung reifen. Sie holten Klaus Wedlich, 31, hinzu. Der hat an der TU Darmstadt Materialwissenschaft studiert. Schutzschichten sind sein Thema.

Als Mentor der Gründer versteht sich Werner Lehnert. Er sagt: „Doktoranden haben im Forschungszentrum die Möglichkeit, über den Tellerrand hinauszuschauen. Sie haben die Freiheit und auch die Ausstattung, um Ideen zu generieren.“ Im Institut gibt es mehr als 100 Mitarbeiter, darunter 30 Doktoranden.

Der Name

Ja, der ist noch so eine Sache. Beim AC²-Wettbewerb sind die Jülicher unter dem Projektnamen „Zeitgeist“ angetreten. Doch so wird die Firma definitiv nicht heißen. Es gebe aber ein paar Ideen.

Der Markt

Interessant ist die Entwicklung für alle Hersteller von Brennstoffzellenkomponenten. Sie sind die potenziellen Kunden, die dann wieder einen ganz anderen Markt ansprechen: Leichtere und kleinere Brennstoffzellen würden in klimafreundlichen Automobilen wie auch Generatoren an Bord von Flugzeugen oder in Wohnwagen zum Einsatz kommen. Dass die Industrie Interesse an der Jülicher Entwicklung hat, zeichnet sich ab. In den Projekten des FZ mit Industriepartnern hat sich gezeigt, wo der Bedarf liegt. Kosten und Lebensdauer der Brennstoffzelle sind die zentralen Fragen der Zukunft.

Der Stand der Dinge

Im Labor haben die Jülicher gezeigt, dass ihre Beschichtung funktioniert, nun wollen sie dies außerhalb des Labors mit Prototypen beweisen. Sie sind frohen Mutes, dass dies gelingt. Rückenwind gab es dann durch den Gewinn des AC²-Gründungswettbewerbs. Der Weg dorthin, er war durchaus spannend für Weißbecker und Schulze Lohoff, die noch als Duo agierten. „Für einen Chemiker und einen Maschinenbauer ist so ein Businessplan Neuland“, berichten sie.

Die aktuelle Herausforderung

Das ist die Startfinanzierung. Allein mit den 10.000 Euro Preisgeld aus dem AC²-Wettbewerb lässt sich kein Unternehmen gründen. Beantragt wurde ein sogenannter Exist-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Der würde ab Januar zunächst 18 Monate laufen. Am Ende müsste die Firma gegründet sein und auf eigenen Füßen stehen. solange könnten Weißbecker, Schulze Lohoff und Wedlich am FZ bleiben. „Wir brauchen die Forschungslandschaft hier“, sagen sie.

Eine Laborausstattung ließe sich aktuell nicht finanzieren. Der Forschungstransfer ist gleichbedeutend mit 250.000 Euro für Sachmittel plus der Finanzierung von vier Stellen. Damit wäre ein Auskommen der drei Gründer gesichert, die vierte Stelle müsste mit einem Betriebswirtschaftler besetzt werden.

Nach 18 Monaten besteht die Möglichkeit auf eine Verlängerung um weitere 18 Monate. Dann muss das Start-up das FZ verlassen und in ein Technologiezentrum umsiedeln. Doch zunächst geht es darum, überhaupt ein Forschungsstipendium zu bekommen. „Damit können wir durchstarten“, sagt Weißbecker.

Die Stimmung

Die sei „absolut gut“. Es gebe viel Unterstützung und positives Feedback aus der Industrie, das mache Mut. „Wir sind sehr guter Dinge“, sagt Weißbecker.

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