Verbundprojekt: FCPP - Fuel cell performance production; Teilvorhaben: Erforschung robuster, produktionsoptimierter Stackdesignkonzepte

Abstract

Auf dem Weg zu einem emissionsfreien Energiemarkt können Brennstoffzellen eine sehr wichtige Rolle spielen. Die größte Herausforderung bei der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen besteht nach wie vor in den zu hohen Kosten der produzierten Systeme. Im Rahmen des Projekts FCPP (Fuel Cell Performance Production) soll dieses Problem dahingehend adressiert werden, indem Strategien zur Produktionsoptimierung untersucht werden. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines PEM Brennstoffzellenstacks mit verbesserter Performance und Lebensdauer bei geringeren Produktionskosten. Dazu wurde ein innovatives Beschichtungsverfahren zur Herstellung von katalysatorbeschichteten Membranen (engl. catalyst coated membrane - CCM) entwickelt. Das neuartige Rolle-zu-Rolle Verfahren soll zu diesem Zweck das aktuell übliche Decal-Verfahren substituieren, wodurch der Ressourcenverbrauch und die Produktionskosten für die Herstellung der CCMs reduziert werden. Im Anschluss an die Inbetriebnahme der innovativen Produktionsanlage wurden die hergestellten CCMs auf ihre Leistungsfähigkeit und Lebensdauer überprüft. Dies geschieht auf einem in diesem Projekt entwickelten Prüfstand für Einzelzellen, der speziell darauf ausgelegt wurde, mit spezifischen, selektiven, beschleunigten Alterungstests das Degradationsverhalten von Brennstoffzellen zu analysieren. In einem weiteren Schritt wurde ein robustes, produktionstechnisch optimiertes Stackdesign erforscht. Dies geschah durch eine fertigungsoptimale Gestaltung des Brennstoffzellenstacks mit metallischen Bipolarplatten. Schwerpunkte lagen dabei auf der Erforschung robuster Substratmaterialien und Beschichtungen und deren Anforderungen an die Fertigungsprozesse der Bipolarplatten, umfangreichen Arbeiten im Bereich der Designentwicklung der Bipolarplatten sowie Toleranzbetrachtungen hinsichtlich Geometrie und Positionierung der Einzelkomponenten.