Ein neuer Werkstoff für kostengünstigere Brennstoffzellen
Bipolarplatten (BP) sind ein wesentlicher Bestandteil einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) und bilden etwa 80% ihres Volumens. Sie robuster, dünner und leichter zu gestalten, würde die Kosten für PEMFC deutlich verringern und dazu beitragen, größere Teile des Massenmarkts zu erobern. Eine EU-Finanzierung ermöglichte es den Wissenschaftlern des Projekts ELECTROCHEM ("Fuel cell stack assembly and diagnostics"), Größe, Gewicht und Kosten der Stapel (Stacks) zu reduzieren. Der Fokus lag auf der Kostensenkung mit vorhandenen Materialien und auf der Entwicklung neuer Fertigungstechnologien, die Ausbeute und Qualität verbessern würden. Das Ziel war die Entwicklung von BP aus expandiertem Graphit. Wissenschaftler charakterisierten Graphitmaterialien mit Harz hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, elektrischen Leitfähigkeiten, Korrosionsbeständigkeit und des Kontaktwinkels. Die Verbundmaterialien wurden mittels Formpressen und Härten hergestellt. Im Vergleich zu BP aus kommerziell erhältlichen Materialien, weisen die aus Graphitmaterial eine höhere Materialfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit sowie einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand und weniger Steifigkeit auf. Darüber hinaus waren sie dünner und leichter. Die hergestellten Platten wurden auch hinsichtlich ihrer elektrochemischen Leistung in einer Brennstoffzellen-Einstellung im Einklang mit den Brennstoffzellentestprotokollen bewertet. Die Wissenschaftler führten Messungen in einer Membran-Elektroden-Einheit (MEA) durch. Bei einer BP-Dicke von etwa 1,5 mm können sie Leistungen von bis zu 1 W/cm2 liefern. Mindestens 25 MEA waren erforderlich, um 100 W Nutzleistung zu erhalten. ELECTROCHEM hat der Türkei dabei geholfen, ihren Weg in die Wasserstoffenergietechnologien zu finden. Es ermöglichte dem Partnerinstitut außerdem, seine Fähigkeit für das Testen und die Charakterisierung nicht nur von BP sondern auch von anderen PEMFC-Materialien zu erhöhen. Dies sollte weitere Forschungen zu Brennstoffzellen und den entsprechenden Materialien in der Zukunft sicherstellen.
Schlüsselbegriffe
Brennstoffzellen, bipolare Platte, Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle, Zellenstapelanordnung, Diagnostik, expandierter Graphit, Verbundwerkstoff, elektrische Leitfähigkeit, spezifischer Widerstand, elektrochemische Leistung, Membran-Elektroden-Einhe
