Das Fliegen soll umweltfreundlicher werden. Die Anforderungen an alternative Antriebe sind in der Luftfahrt allerdings sehr hoch. Sie müssen vor allem besonders leicht und leistungsfähig sein. Für einen Wasserstoffantrieb für Flugzeuge entwickelt das ZBT gemeinsam mit seinen Partnern einen optimierten Brennstoffzellenstapel. Das Ziel des Projekts mit dem Kurztitel KT2GP (KeyTechToGreenPower): eine Leistungsdichte von mehr als 6 kW/kg.
Um das zu erreichen muss das Gewicht des Stapels stark reduziert werden. Dazu analysieren und optimieren die Projektpartner die gesamte Prozesskette zur Herstellung von Titan-Bipolarplatten vom Umformen über das Schneiden und Fügen bis zum Dichten, um Optimierungspotenziale ausfindig zu machen und zu nutzen. So soll beispielsweise bei den Bipolarplatten der schwere Edelstahl durch Leichtbauwerkstoffe wie Titan substituiert werden. Dafür werden die gesamten Herstellungstechnologien für Titan-Bipolarplatten mithilfe aller Projektpartner untersucht.
ZBT optimiert Dichtungsapplikation
Das ZBT fokussiert sich innerhalb des Projekts auf den Prozess zur Dichtungsapplikation mithilfe der Dispensertechnik, für den robusten Einsatz von extrem kompakten Bipolarplatten. Dazu wird ein hochintegriertes Dichtungssystem unter Berücksichtigung minimaler Schnurstärken mit optimierten Materialien, optimierten Medientunnelungskonzepten und der Integration der Dichtungsnut auf der Schweißkontur für die Bipolarplatte entwickelt.
Zudem entwickelt das ZBT geeignete Qualifizierungskonzepte, mit denen die Prozessqualität überwacht und die Langzeitstabilität der Komponenten auf Dichtungs- und Bipolarplattenebene sichergestellt werden können – immer natürlich mit den spezifischen Anforderungen der Luftfahrtanwendung im Blick. Zur Analyse der Dichtungsmaterialien wird zum einen die Wasserstoffpermeation gemessen. Zum anderen werden die Materialien auf der Bipolarplatte mithilfe einer neu entwickelten optischen Qualitätssicherungsanlage bewertet. Zusätzlich werden am ZBT die Beschichtungen für die Bipolarplatte durch Korrosionsstrommessungen (ex-situ), Widerstandsmessungen und im einzelligen Brennstoffzellbetrieb (in-situ) mit luftfahrtspezifischem Betriebsverhalten untersucht.
Zwei Stacks und eine vollautomatische Montage
Insgesamt sollen in diesem Projekt zwei vollständige Stacks mit einer Leistungsdichte von mehr als 6 kW/kg gefertigt werden. Des Weiteren wird eine Montageinsel zur Stack-Assemblierung aufgebaut, um die Brennstoffzellen vollautomatisch zu einem Stack zusammenzusetzen.
Nach dem Projekt wird das Brennstoffzellensystem in einem Bodentest validiert und verifiziert. Es soll damit seine Einsatzfähigkeit für Luftfahrtanwendungen mit Wasserstoff als Energieträger zeigen.
Titel des Vorhabens:
Herstelltechnologien für Titan-Bipolarplatten (BPP) und Stack-Assemblierung als Enabler-Technologie für Brennstoffzellensysteme in der Luftfahrt
Projektakronym: KT2GP (KeyTechToGreenPower)
Bewilligungszeitraum: 1. November 2023 bis 31. Dezember 2026
Förderkennzeichen: 20N2204E
