Stack-Technologien

Im Rahmen von Forschungsprojekten und Industriekooperationen entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern leistungsfähige Brennstoffzellenstapel für mobile, stationäre und portable Anwendungen.

 

Wir erarbeiten optimierte Verspannsysteme für Brennstoffzellen und erforschen produktionsoptimierte Brennstoffzellenstapeldesigns und automatisierte Montageprozesse.

Auf zahlreichen Testständen charakterisieren und qualifizieren wir Einzeller, Mehrzeller und gesamte Brennstoffzellenstapel.

 

Qualifizierung von Stackkomponenten

Wir haben innovative Testverfahren zur In-situ-Charakterisierung von Beschichtungen metallischer Bipolarplatten und zur Materialqualifizierung von Kunststoffen für Stacks und Brennstoffzellensysteme entwickelt. Unser Leistungsspektrum umfasst eine Vielzahl moderner Analysen:

 

  • Widerstandsmessung: Elektrische Kontakt- und Flächenwiderstände
  • Korrosionsstrommessung: Langzeitstabilität und Materialdegradation
  • Wasserstoff-Permeationsmessung: Prüfung der Dichtigkeit und H2-Durchlässigkeit
  • Wärmeleitfähigkeitsmessung: Materialeigenschaften für das Wärmemanagement
  • Dynamisches Differenzkalorimeter (DSC): Analyse thermischer Übergänge wie Glas- und Schmelzpunkt
  • Thermogravimetrische Analyse (TGA): Bestimmung von Masseverlusten bei steigender Temperatur

 

Zusätzlich bieten wir Tests zu Benetzungseigenschaften (z. B. Wasser-Kontaktwinkel), Gasanalytik, Schadensanalysen (Degradation von Membranen, Bipolarplatten und Katalysatoren) sowie umfassende Materialcharakterisierungen (z. B. chemische und mechanische Eigenschaften, Porenstrukturen).

 

Möchten Sie Ihre Materialien oder Stackkomponenten qualifizieren? Wir testen diese gerne für Sie im Rahmen von Aufträgen oder entwickeln gemeinsam individuelle Prüfkonzepte. Kontaktieren Sie uns – wir beraten Sie gerne!

Stackentwicklung

Am ZBT besteht langjährige Erfahrung in der Entwicklung effizienter, robuster und industrialisierbarer Brennstoffzellenstapel für mobile und stationäre Anwendungen.

 

Gezielt auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung hin optimieren wir mit unseren Partnern bestehende Brennstoffzellenstapel oder entwickeln eigenständige, neue Brennstoffzellenstapeldesigns.

Im Rahmen der Stackentwicklung optimieren wir dabei Leistungsdichten, Wirkungsgrade und Lebensdauer der Brennstoffzellen. In enger Abstimmung mit den Fertigungspartnern steht aber insbesondere auch das industrialisierbare, kosteneffiziente Design der Stackkomponenten MEA, Bipolarplatten, Dichtung und Verspannsystem im Fokus unserer Arbeiten.

Sie möchten einen neuen Brennstoffzellenstapel entwickeln oder bestehende Brennstoffzellenstapeldesigns optimieren? Sprechen Sie uns gerne an!

 

eine Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle

Verspannkonzepte und Stackmechanik

Die definierte Verspannung des Brennstoffzellenstapels ist erforderlich, um eine homogene Verpressung der aktiven Fläche zu gewährleisten, niedrige Kontaktwiderstände zu erzielen und die Medienräume zuverlässig abzudichten.

 

Dabei müssen Längenänderungen des Brennstoffzellenstapels durch Druck- und Temperaturänderungen im Betrieb und durch Bauteiltoleranzen in der Assemblierung zuverlässig kompensiert werden.

Das ZBT entwickelt montageoptimierte Verspannsysteme, verbessert Anpresskraftverteilungen im Rahmen von FEM Simulationen und erforscht alternative Fertigungsprozesse wie das Klebfügen von MEA und Bipolarplatten für den Aufbau extrem leichter Brennstoffzellenstapel.

Stackassemblierung

Bei der Stackassemblierung müssen die Komponenten MEA und Bipolarplatte präzise positioniert und definiert verpresst werden. Insbesondere für mobile Anwendungen werden dabei Stapelgeschwindigkeiten von bis zu 10Hz gefordert.

Nach der Montage muss der Brennstoffzellestapel konditioniert und hinsichtlich Dichtheit, Isolation und Performance geprüft werden.

Das ZBT hat langjährige Erfahrung in der automatisierten Montage von Brennstoffzellenstapeln und erforscht gemeinsam mit Partnern optimierte Designs von MEA, Bipolarplatten und Verspannsystemen, die eine Hochgeschwindigkeits-Stackmontage ermöglichen.

Darüber hinaus entwickeln wir Verfahren zur Inline-Qualitätskontrolle von Brennstoffzellenkomponenten und Stapeln.

Kontaktieren Sie uns gerne bei Fragen rund um das Thema automatisierte Stackassemblierung!

Stacktesting

Im Rahmen von Forschungsprojekten und als Industriedienstleistung charakterisiert und qualifiziert das ZBT Einzelzellen, Shortstacks und Fullstacks.

 

Hierzu steht eine umfangreiche Infrastruktur an automatisierten Prüfständen zur Verfügung, auf denen Brennstoffzellenstapel in hochdynamischen Betriebszyklen im kontinuierlichen 24/7 Betrieb erforscht werden.

Beispielhafte Testprogramme

  • Charakterisierung
  • Betriebsoptimierung
  • Medienversorgung
  • Temperierung
  • Elektrochemische Analyse von MEA-Zustand und -Betriebsverhalten
  • Dauerbetrieb
  • Schadgasuntersuchungen
  • Lastfolgebetrieb
  • Zyklentests
  • Alterungsuntersuchungen und Accelerated Stress Tests
  • Klimatests
  • Prüfungen

 

Der modulare Aufbau unserer ZBT Prüfstände erlaubt dabei auch eine flexible Anpassung von Aktorik und Messtechnik an spezielle Messaufgaben – bei Interesse sprechen Sie uns gerne an!

Ansprechpartner für Stack-Technologien

Abteilungsleiter Brennstoffzellen- und Stapel

Dr. Jörg Karstedt
+49 203 7598-1178

Ansprechpartner für Metallische Stacks

Gruppenleiter

Lars Kühnemann
+49 203 7598-1257

Ansprechpartner für Graphitische Stacks

Gruppenleiter

Sebastian Brokamp
+49 203 7598-4286

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Im Rahmen von Forschungsprojekten und Industriekooperationen entwickeln wir simulationsgestützte Brennstoffzellensysteme. Hierbei verbinden wir unser Know-how im Bereich der Systemmodellierung mit der Betriebsführung von Komponententestständen, um reale Systemumgebungen modulieren zu können.

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