Übersicht
Die Professur Strukturleichtbau der TU-Chemnitz entwickelt im ZIM-Projekt BipolarExtrusion ein neuartiges Extrusionsverfahren zur Herstellung gleichmäßiger Polymer/Graphit-Schmelzen mit variabler Dimensionierung und erhöhter Austragsgeschwindigkeit. Das hieraus resultierende Halbzeug soll speziell auf die Anwendung als Bipolarplatte für NT-PEM-BZ mit der Zielanwendung mobiler Sektor, d. h. Nutzfahrzeuge, Flurförderfahrzeuge etc. adaptiert werden. Durch die Entwicklung von an die Anforderungen einer NT-PEM-BZ angepasster Folien für BiP sollen Materialverbrauch, elektrische Leitfähigkeit und Bruchempfindlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen BIP aus Graphit-Compound verbessert werden. Dabei stehen zum einen die Optimierung der Materialeigenschaften bezüglich einer Anwendung in NT-PEM-BZ sowie eine automatisierte Qualitätskontrolle des Halbzeugs und der BiP hinsichtlich Materialstärke, Dichtigkeit und Fehlstellen im Vordergrund der Betrachtung. Durch die einfache Umformbarkeit des Materials soll eine nach dem Stand der Technik befindliche Verteilstruktur (Flowfield) für die Reaktionsgase Wasserstoff und Sauerstoff sowie für das Kühlmittel mittels Prägeverfahren integriert werden. Des Weiteren ist ein thermoplastisches Verschweißen der hergestellten Compound-Bipolarhalbplatten miteinander oder ggf. mit artgleichen Fügepartnern vorgesehen. Der damit je nach Bauweise einhergehende Wegfall von Dichtungen oder Wegfall von Klebeverbindungen zwischen den Halbplatten führt zu einer besseren Sicherstellung der Leckagefreiheit. Mit einer skalierbaren Materialstärke von 0,1 mm – 1 mm bei gleichzeitiger (einstellbarer) Flexibilität und Bruchfestigkeit im Vergleich zu herkömmlichen BiP aus Graphit-Compound werden somit Kosten eingespart, der Bauraum minimiert und eine Gewichtsreduktion erzielt.
Motivation:
- Marktaktivierung Brennstoffzellen im mobilen Sektor durch Senkung der Produktions- und Materialkosten
- Verschmelzung der positiven Eigenschaften graphitischer und metallischer Bipolarplatten in einem Produkt
- Ansiedlung einer Wertschöpfungskette für zukünftige Antriebskomponenten im Autoland Sachsen
- Erweitern der Kompetenzen durch interdisziplinäre Zusammenarbeit
Ziele:
- Entwicklung von flexiblen Bipolarplatten aus hoch- bis höchstgefüllten Thermoplast/Graphit-Compounds
- Optimierung der Materialeigenschaften des Halbzeugs hinsichtlich der Anwendung in NT-PEM-BZ
- Automatisierte Qualitätskontrolle des Halbzeugs
- thermoplastisches Verschweißen der hergestellten Compound-Bipolarhalbplatten
- Prototyp einer großserientauglichen und kostengünstigen Bipolarplatte
Förderung und Projekträger:
Bundesministerium für Digitales und Verkehr
Koordinator: Nationale Organisation Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie – NOW
Umgesetzt durch: Projektträger Jülich (PtJ)