Interface – Höhere Leistungsdichte und längere Lebensdauer durch mikrostrukturierte Bipolarplatten

Das Ziel des Forschungsvorhaben Interface – Optimierung der BPP/GDL Grenzfläche und Verbesserung des Wassermanagements zur Erhöhung der Leistungsdichte und Lebensdauer von PEMFC ist es, durch gezielte laserbasierte Mikrostrukturierung von Bipolarplatten (BPP) die Leistungsdichte von Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEMBZ) um bis zu 30 % zu erhöhen und ihre Lebensdauer signifikant zu verlängern. Dafür entwickeln das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH (ZBT) und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) neue Verfahren zur Oberflächenmodifikation auf der Mikrometerskala.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Optimierung der Grenzfläche zwischen BPP und Gasdiffusionslage (GDL), zur Verbesserung des  Abtransports von Flüssigwasser aus den Reaktionszonen und der Reduktion des elektrischen Kontaktwiderstands. Damit werden zwei zentrale Hemmnisse für Wirkungsgradverluste und vorzeitige Alterung von PEMBZ adressiert. Mithilfe hochauflösender Röntgenmikroskopie wird die Wasserverteilung im Zellaufbau erstmals in operando sichtbar gemacht und mit Leistungsdaten korreliert.

Die Forschungsergebnisse ermöglichen Herstellern von Brennstoffzellenkomponenten – insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) – gezielte Verbesserungen bei Entwicklung, Fertigung und Qualitätssicherung von BPPs und GDLs. Auch Unternehmen der Lasertechnik, Oberflächenveredelung und Sensorik können von den erarbeiteten Strukturen und Prüfprotokollen direkt profitieren.

Das Projekt startete am 1. Juli 2025 und hat eine Laufzeit von 30 Monaten.

Gefördert wird Interface durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) über die AiF.

XRM-Aufnahmen: Dummy-Zelle mit Wasser in Kanälen (l.), Querschnitt durch MEA und BPP der Dummy Zelle mit Wasser (m.) und Querschnitt durch Katalysatorschicht (r.) XRM-Aufnahmen: Dummy-Zelle mit Wasser in Kanälen (l.), Querschnitt durch MEA und BPP der Dummy Zelle mit Wasser (m.) und Querschnitt durch Katalysatorschicht (r.)

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