Im bereits abgeschlossenen Forschungsprojekt UltraPress (03VNE1022D), das im Rahmen der Förderinitiative KMU‑NetC des BMBFs finanziert wurde, konnten die Grundlagen für ein neuartiges innovatives Heißpressverfahren mit einem Werkzeug aus ultrahochfestem Beton (Ultra-high-performance concrete (UHPC)) und induktiver Temperierung zur Herstellung graphit-basierter Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen geschaffen sowie dessen Eignung nachgewiesen werden.
Durch die induktive Temperierung können die üblichen Bottlenecks des Heißpressens, wie lange Zykluszeiten sowie hohe Energieverbräuche aufgrund der benötigten Aufwärm- und Abkühlphase eliminiert werden. Diese Nachteile weist das bereits entwickelte Heißpressverfahren mit einem Presswerkzeug aus Spezialbeton nicht auf. Mit diesem können graphitische Bipolarplatten innerhalb weniger Sekunden heißgepresst werden.
Aufgrund der enormen Zeit- und Kostenersparnis soll im nun gestarteten Folgeprojekt „Ultrapress2“ dieses Herstellverfahren in den nächsten drei Jahren weiterentwickelt und in einen Serienprozess überführt werden. Dazu haben sich die Firmen Proton Motor Fuel Cell GmbH, Boyke Technology GmbH, Eisenhuth GmbH & Co. KG, Runkel Fertigteilbau GmbH, Eldec Induction GmbH, MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG und die Institute Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik der Universität Stuttgart sowie das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gefördert vom BMWK (Projekt 03EN5010D) zusammengeschlossen.
Den innovativen Ansatz stellen hier das induktive Erhitzen sowie der Einsatz von ultrahochfestem Beton als Presswerkzeug dar. Diese Kombination ermöglicht schnelle Aufheizzeiten, wobei hier nur ein Minimum an Stahlmasse gezielt erwärmt wird. Weiterhin kann auch eine deutliche Verbesserung der Produktqualität erreicht werden, wozu die durch die Induktion bedingte homogenere Erwärmung des Compound-Materials sowie die gezielte Steuerung der Erstarrung beitragen.
Zielgröße der Bipolarplatte ist dabei das NT-PEM Bipolarplattendesign PM200 und PM400 der Firma Proton Motor, die als Endanwender, die finalen Qualifikationen der Platten in Stacktests untersucht.
Innerhalb des Projekts wird das ZBT seine Expertise und seinen Maschinenpark im Bereich der hydraulischen Pressen und dem Heißpressen erweitern. Hierzu wird eine vollautomatische Laborpresse beschafft, die es ermöglicht, Bipolarplatten heißzupressen und den Prozess kleinschrittig zu überwachen und zu optimieren. Ziel des Projektes ist neben einer weiteren Reduzierung der Prozesszeiten und der Skalierung der Presswerkzeuge, die Implementierung des neu entwickelten induktiven Heißpressverfahrens in einer Demonstrationsanlage für die automatisierte und vorserientaugliche Herstellung von Bipolarplatten.
- Proton Motor Fuel Cell GmbH
- Boyke Press Technology GmbH
- Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik - IKFF
- Eisenhuth GmbH & Co. KG
- Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH
- Runkel Fertigteilbau GmbH
- MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG
- Eldec Induction GmbH
