Faserverstärkte Compoundfolien-Bipolarplatten

für kompakte Brennstoffzellen

Die Wasserstoff-Brennstoffzelle gilt als einer der technischen Ansätze zur Abkehr von fossilen Energieträgern unter anderem im Automobilbereich. Eine Brennstoffzelle besteht aus mehreren Bipolarplatten die aufgrund ihres komplexen Anforderungsprofils entweder aus beschichtetem Metall oder aus mit Graphit gefüllten Kunststoffen bestehen, sog. Graphit-Polymer-Compounds. Der Vorteil der Compound-Bipolarplatten ist das Wegfallen der kostenintensiven Beschichtung welche für die Lebensdauer metallischer Bipolarplatten essentiell ist. Allerdings werden durch den Spritzgussprozess und die geringen mechanischen Kennwerte des Compounds hierbei hohe Wanddicken erforderlich, die den Bauraum erhöhen und die Leistungsdichte der Brennstoffzelle verringern. Um dem entgegenzuwirken werden im Rahmen dieses Projektes dünne Compoundfolien mit Kohlenstofffasern verstärkt. Die Einbringung der Fasern erfolgt über Pressprozesse, die die Fasern im Schritt der nötigen Umformung von der flachen Compoundfolie zur gewellten Bipolarplatte in die Struktur einpressen. Begleitend dazu werden die Werkstoffe mechanisch charakterisiert um eine FE-Simulation durchzuführen. Diese Simulation dient zur Auslegung der nötigen Fasereinbringung, sodass die Bipolarplatte beim Einbau und im Betrieb der Brennstoffzelle den vorherrschenden Lasten wie Verspannung und Mediendrücken standhält.

Ansprechpartner

M.Sc.

Alexander Nuhn

Wiss. Mitarbeiter Molding & Joining Technologies

Telefon: +49 631 2017 117

alexander.nuhn@leibniz-ivw.de

M.Eng.

Stefan Schmidt

Wiss. Mitarbeiter Mechanische Charakterisierung & Modellierung

Telefon: +49 631 2017 274

stefan.schmidt@leibniz-ivw.de

Förderungen

Das Projekt „Entwicklung von faserverstärkten Compound-Folien-Bipolarplatten für kompakte Leichtbau Brennstoffzellen“ wird im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund des Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert (Förderkennzeichen 22342 N).