Verbundvorhaben: R2Stack - Prozess- und Betriebsmittelentwicklung zur hochratenfähigen, rollenbasierten CCM- und MEA-Herstellung inklusive Assemblierung für die Herstellung von Brennstoffzellen; Teilvorhaben: Etablierung eines R2R-Prozesses sowie Integration von Qualitätssicherung zur Reduzierung von Ausschuss

Abstract

Im Verbundprojekt R2Stack wurde ein ganzheitliches Prozess- und Anlagenkonzept zur hochratenfähigen Herstellung von katalysatorbeschichteten Membranen (CCM) sowie Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für Brennstoffzellen entwickelt. Ziel war die Etablierung einer industriell skalierbaren Rolle-zu-Rolle-(R2R)-Fertigung mit hoher Prozesssicherheit, integrierter Qualitätssicherung und deutlich reduzierten Ausschussraten. Im Rahmen des Projekts wurden Beschichtungs-, Transfer- und Assemblierungsprozesse systematisch weiterentwickelt, zu einer durchgängigen Prozesskette verbunden und hinsichtlich Materialverhalten, Prozessparametern und Anlagenkonzepten optimiert. Ein besonderer Fokus lag auf der inlinefähigen Fehlerdetektion sowie der Inkjet-basierten Reparatur von Defekten in Katalysatorschichten, wodurch die Produktqualität signifikant gesteigert und Materialverluste reduziert werden konnten. Die Ergebnisse zeigen, dass durch optimierte Dispersions-, Beschichtungs- und Trocknungsprozesse eine deutliche Verbesserung der Homogenität und Leistungsfähigkeit der CCM erzielt werden kann. Zudem wurden Konzepte für die hochratenfähige Assemblierung und das Stacking von MEAs sowie ein simulationsgestütztes Gesamtprozessmodell entwickelt. Das Projekt leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Industrialisierung der Brennstoffzellentechnologie, zur Senkung der Produktionskosten und zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der Wasserstoffwirtschaft.