Im Projekt "Material- und Verfahrensentwicklung für eine kostengünstige Herstellung von Hochtemperatur-Bipolarplatten zum Einsatz in Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen" wurde am ZBT erstmals die spritzgußtechnische Herstellung von Bipolarplatten demonstriert, die in Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen erfolgreich eingesetzt wurden.

In der HT-PEM ist eine Bipolarplatte nicht nur erheblichen chemischen und elektrochemischen Einflüssen ausgesetzt, zudem ist bei Betriebstemperaturen knapp unter 200 °C auch die Auswahl entsprechend einsetzbarer Materialien gering. Die Herstellung solcher Bipolarplatten erfolgt bislang kommerziell im Heißpressverfahren, die Massenproduktionstechnologie Spritzgießen konnte bislang aufgrund fehlender geeigneter Materialien nicht eingesetzt werden. In einem vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung geförderten Projekt wurde nun am ZBT mit Unterstützung durch die Universität Duisburg-Essen (IPE) diese technologische Hürde durchbrochen.

Notwendig war dazu die schrittweise, systematische Entwicklung einer Compoundformulierung auf Basis von Graphit und des Hochtemperatur-Polymers PPS durchzuführen. Im letztendlich erfolgreich eingesetzten Compound sind 3 weitere Zuschlagstoffe eingebracht, die zur Optimerung der elektrischen Leitwerte, der mechanischen Stabilität und der Prozessierbarkeit eingesetzt werden.

Das Projekt konnte nun erfolgreich durch Demonstration der spritzgegossenen Bipolarplatten in einem HT-PEM-Brennstoffzellenstapel (7 Zeller / 50 cm2 /  100 Watt) abgeschlossen werden. Ein Einzeller läuft bereits seit mehreren hundert Stunden im Konstantbetrieb und zeigt keine Auffälligkeiten hinsichtlich der eingesetzten Bipolarplatten. Alle Betriebsergebnisse sind vergleichbar mit denen von heißgepressten Platten.

Die Arbeiten wurden im Projekt "Material- und Verfahrensentwicklung für eine kostengünstige Herstellung von Hochtemperatur-Bipolarplatten zum Einsatz in Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen" durchgeführt. Das Vorhaben 16041 (01.04.2009 - 31.12.2011) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Weitere Informationen zum Themenbereich: 

• HT-PEM Brennstoffzellenstacks
• Entwicklung von spritzgegossenen Bipolarplatten für HT-PEM
• Charakterisierungsmethoden für Brennstoffzellenkomponenten
• Abteilung Brennstoffzellen- und Systemtechnik
• Projektpartner: IPE