The hydrogen and
fuel cell center
ZBT GmbH

Projektergebnis: Folienbasierte Bipolarplatten

Im Rahmen des IGF-Projektes "FC-Flex²" wurde die werkzeuglose Fertigung einer folienbasierten Bipolarplatte untersucht. Ziel dieses Forschungsvorhaben war es, funktionstüchtige Bipolarplatten schichtweise aus einem Verbund mehrerer (Graphit- und Metall-) Folien mit unterschiedlichen Strukturen aufzubauen.

Schichtaufbau einer 5-lagigen Bipolarplatte aus Compoundfolie (oben) und Vergleich der Bauhöhe einer Spritzgussplatte (links) und einer folienbasierten Platte (rechts)

FV: Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS

IGF-Vorhaben Nr. 20093 N Flexibles Kleben von flexiblen Hybrid-Kunststoff-Bipolarplatten (FC Flex²) Laufzeit: 01.02.2018 – 30.10.2020

Zur Erreichung dieses Zieles, wurde das Vorhaben in die Bereiche Folienherstellung, Klebstoffentwicklung, Untersuchung der Kontaktierungs- und Applikationsverfahren sowie die Konstruktion und Entwicklung einer funktionsfähigen Bipolarplatte unter Einbeziehung der werkzeuglosen Fertigung unterteilt.

Innerhalb der Projektlaufzeit wurden in der Folienentwicklung am ZBT insgesamt 13 Polymertypen, zehn Graphite und drei Leitruße auf ihre Eignung zur Substratherstellung untersucht. In Summe wurden somit Folien aus über 120 Compoundformulierungen produziert und charakterisiert. Der Durchgangswiderstand einer einzelnen Folie lag zum Ende des Vorhabens mit einem Wert von 19 mΩcm² nahezu auf dem Niveau der Spritzgussreferenz.

Die Klebstoffentwicklung des ifs hat unter anderem gezeigt, dass eine Erhöhung des Füllstoffgehaltes nicht automatisch eine Verringerung der Durchgangswiderstände bewirkt. Vielmehr führt ein hoher Füllstoffgehalt in Verbindung mit einer ausreichend hohen Verpressung während des Aushärtens zu einer Reduzierung der Widerstände.

Zur Funktionsüberprüfung wurde ein einzelliger Brennstoffzellen-Stack mit zwei 4-lagigen Folienbipolarplatten aufgebaut und in einem 400-stündigen Dauerversuch erfolgreich getestet.

Im Fazit wurde ein funktionsfähiger Aufbau erreicht und betrieben, in dem die Flexibilität im vollen Maß ausschöpfbar ist – flexible Folien werden mit flexiblen Fertigungsverfahren kombiniert.  Durch die verwendete Laser-Anlagentechnik sind die Ergebnisse zur Folienkonfektionierung ohne hohe Kosten für individuelle Formwerkzeuge von den KMU nutzbar. Die Walzapplikation des Klebstoffes besitzt großes Potenzial zur Automatisierung bei geringen Taktzeiten und adressiert auch hier entsprechende KMU in der Fertigungstechnik.

Detaillierte Informationen entnehmen Sie gerne dem gemeinsamen Abschlussbericht.

Projektinformationen:

IGF-Vorhaben Nr. 20093 N
Flexibles Kleben von flexiblen Hybrid-Kunststoff-Bipolarplatten (FC Flex²)
Laufzeit: 01.02.2018 – 30.10.2020

Forschungsvereinigung:

Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS

Projektpartner