Brennstoffzellen-Forschung

Hannover Messe Digital beleuchtet Brennstoffzellen-Zukunft

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Rolle-zu-Rolle-Verfahren straffen die Brennstoffzellen-Fertigung

Die Forscher erklären: Die Einzelzellen in den Stacks gewinnen Strom aus chemischen Umwandlungsprozessen aus dem Energieträger Wasserstoff. Diese Zellen bestehen aus zwei beschichteten, metallischen Platten (den Bipolarplatten), die 50 bis 100 Mikrometer stark sind, und eingeprägte Kanäle haben (siehe Bild oben). Hinzu kommt die bereits vorher angesprochene Membran. Diese Komponenten werden dann präzise miteinander verschweißt. Speziell die Membranherstellung ist durch diverse Applikations- und Heißpressverfahren gekennzeichnet. Hier hilft die Rolle-zu-Rolle-Alternative des IPT, die jetzt als automatisierte Pilot-Fertigungslinie das Prägen und Beschichten in einem durchgehenden Step erlaubt, heißt es.

Wälzprägen beschleunigt Bipolarplattenherstellung

Damit die Großserienproduktion klappt, muss auch den Umformprozessen für die Bipolarplatten forscherische Aufmerksamkeit gewidmet werden, sagen die Kollegen vom IWU. Dort hat man das, wie es heißt, einzigartige Wälzprägen entwickelt. Das sogenannte Flussfeld der Edelstahlplatten kann damit kontinuierlich durch eine rotatorische Abrollbewegung eingeprägt werden. Momentan arbeiten die Forschenden an einem modularen Wälzprägesystem, das in der Lage sein wird, rund 100 Platten in einer Minute herzustellen und die Stückzahlen an die Nachfrage anpassen kann. Doch fordere die Kopplung mit den vor- und nachgelagerten Prozessen, die später auch die Inline-Qualitätskontrolle betreffe, noch Entwicklungsarbeit. Auch wird es eine Referenzfabrik in Chemnitz geben, in der Industriepartner und Forschende an der Skalierung der Stack-Produktionsmenge arbeiten.

Nanometer-Kohlenstoff-Lage ersetzt bisherige Schichten

Damit die Bipolarplatten vor Korrsion geschützt sind und elektrisch gut leiten, wurden sie bisher batchweise mit einer funktionalsierenden Schicht versehen, merken die Experten vom IWS in Dresden an. Dort hat man nun aber die Idee in die Tat umgesetzt, dass man mit nur wenigen Nanometern dicken Kohlenstoffschichten, die im PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) applizierbar sind, das Gleiche erzielen kann. Diese Beschichtungsalternative eigne sie bestens für die Bandfertigung, womit die Herstellkosten weiter deutlich verringert würden. Die Kohlenstoffschicht soll einen ähnlich geringen Kontaktwiderstand aufweisen wie eine Goldschicht.Damit ist ein dritter Baustein geschaffen, der sich mit dem vom IPT entwickelten Rolle-zu-Rolle-Verfahren kombinieren lässt, um die Brennstoffzellen-Fertigung auf Großserien-Niveau heben zu können.

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