Verbundprojekt: WIR - GRAVOmer - StruBiPlate; Teilprojekt 1.1: Neuartige Faserverbundkonstruktionen für Bipolarplatten

Abstract

Das Vorhaben „StruBiPlate“ verfolgte neuartige, extrem leichte Bipolarplatten in Faserverbundbauweise, die mithilfe mikrostrukturierter Oberflächen sowohl elektrisch als auch strömungstechnisch funktionalisiert und damit völlig neue Einsatzeigenschaften für Brennstoffzellensysteme erschließen können. Ziel war es, insbesondere die Gewichts-, Konstruktions- und Wärmeleitvorteile von CFK-Bipolarplatten für gegenüber klassischen Metallbauweisen im Hinblick auf deutlich leichtere, kompaktere und einfachere Brennstoffzellensysteme nutzen zu können. Dadurch soll die Relevanz der Brennstoffzellentechnologie für aeronautische Anwendungen in Kleinflugzeugen, -helikoptern und Drohnen deutlich erhöht werden. Der verfolgte Forschungsansatz basierte dabei auf den Nachteilen klassischer Bipolarplattenkonzepte v. a. in Metallbauweise, welche bislang für Serienanwendungen von PEFC-Brennstoffzellen favorisiert werden. Ihr großes Gewicht schränkt jedoch Anwendungen mit hoher Leistungsdichte, insbesondere in der Luftfahrt und bei mobilen Systemen, stark ein. Alternative polymerbasierte Bipolarplatten mit hohen Kohlenstoff-Füllgraden (Graphit, Ruß) lassen sich zwar effizient spritzgießen, extrudieren oder heißpressen, benötigen aber bis zu 85 Gew.-% Füllstoff für ausreichende Leitfähigkeiten, was die Verarbeitung erschwert, den Werkzeugverschleiß und Sprödigkeit erhöht, so dass ihr Einsatz häufig usgeschlos- sen ist. Strukturell bringen polymerbasierte und dünne metallische Platten Defizite gegenüber den verfolgten CFK-Platten hinsichtlich einer belastungsangepassten Festigkeitsauslegung und Integration verzweigter Kühlstrukturen bei günstiger Wärmeableitung mit.