Im Projekt soll mit Hilfe der Sinterpapier-Technologie eine hinsichtlich Einsatzeigenschaften sowie Fertigbarkeit und Montageeigenschaften verbesserte, ganzmetallische Gasdiffusionslage (GDL) entwickelt werden. Dazu werden unter Nutzung papiertechnologischer Prozesse organische Faserstoffe, Füllstoffe und Additive zusammen mit Metallpulver zu einem flächigen, papierähnlichen Produkt verarbeitet und anschließend die organischen Bestandteile mittels Wärmebehandlung entfernt sowie die Struktur in ein rein metallisches, hochporöses Material überführt. Eine makroskopische Strukturierung der GDL soll perspektivisch den Einsatz vereinfachter 3D-siebgedruckter Bipolarplatte (BPP) ermöglichen.
Parallel soll eine strukturierte SinterGDL mit integriertem Flow Field in Kombination mit einer vereinfachten BPP getestet werden mit dem Zielen der Fertigungsvereinfachung und Baugrößenreduzierung.
Halbe Mess-Brennstoffzellen-Einzelzelle und verschiedene GDL-Materialien
Foto einer Hälfte einer Mess-Brennstoffzellen-Einzelzelle und eine Kohlenstoff-basierte GDL sowie zwei Sinterpapier-basierte GDL mit unterschiedlichen Beschichtungen
Effizientere Brennstoffzellen durch metallisches Papier
Aktuell weisen Brennstoffzellen (BZ) für mobile Anwendungen noch ein erhebliches Verbesserungspotential hinsichtlich Bauraum-Minimierung, Verringerung der Herstellungskosten und Erhöhung der Lebensdauer auf. Eine für alle genannten Eigenschaften wichtige Komponente des BZ-Stacks ist die GDL. Die GDL ist zwischen BPP und Elektrode angeordnet und muss eine optimale Gasverteilung sowie den Abtransport von Wasser, Wärme und Strom gewährleisten. Die GDL besteht derzeit vorzugsweise aus porösen Graphitmatten oder -platten, die in puncto mechanischer Stabilität, Lebensdauer und Kosten Defizite aufweisen. Auch die Langzeit-Haltbarkeit von Brennstoffzellen mit Graphit-GDLs, gemessen an avisierten Nutzungsdauern im besonders interessierenden Anwendungsfall Bus und LKW (~ 25.000 Stunden; Zielvorgabe des US Department of Energy), ist noch deutlich zu gering.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen, kostengünstigen und kompakten PEM-Stack-Einheit. Mit dem Fokus auf ein möglichst einfaches Up-Scaling für eine Großserien-geeignete Produktion aller benötigten Komponenten.
SinterGDL auf einen Blick
Projekt
Entwicklung von Sinterpapier-GasDiffusionsLayern für bauraum-, fertigungs- und
kostenoptimierte mobile Brennstoffzellen (SinterGDL)
Laufzeit
1.4.2022 - 31.3.2025
Projektbeteiligte
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. - Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung
Papierfabrik Louisenthal GmbH
balticFuelCells GmbH
Papiertechnische Stiftung (PTS)
FHR Anlagenbau GmbH
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Institut für Technische Thermodynamik
