Faserverstärkte Compoundfolien-Bipolarplatten

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.

Das Design der Bipolarplatten-Geometrie wurde abgeschlossen, sodass die Fertigung von faserverstärkten Bipolarplatten samt ersten Charakterisierungen erfolgte. Ebenfalls wurde ein Simulationsmodel aufgebaut, welches abschätzen soll, welche Fasereinbringung nötig ist um den externen Lasten der Brennstoffzelle entgegenzuwirken. Hierfür wurde eine kleine Zelle der gewellten Form als repräsentatives Element mit verschiedenen Geometrien, Faserverstärkungsanteilen und Werkstoffeigenschaften simuliert um auf die Belastungsantwort der großen Bipolarplatte zu schließen.

Das Hauptziel des Projekts ist die Einbringung von Kohlenstofffasern in Compoundfolien zur Steigerung der Leistungsdichte von Wasserstoff-Brennstoffzellen.

• Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH (ZBT)