Auf internationalen Konferenzen: ZBT-Forscherin präsentiert Fortschritte bei leitfähigen Polymercompounds

Das ZBT hat neue Forschungsergebnisse zur Verarbeitung hochgefüllter Polymercompounds auf der 41. International Conference of the Polymer Processing Society (PPS-41) in Italien sowie der 22. European Conference on Composite Materials (ECCM22) in Norwegen vorgestellt.

Im Mittelpunkt der Vorträge von ZBT-Wissenschaftlerin Elisabeth Verweyen in Paestum bei Salerno und in Oslo standen Werkstoffe und Herstellungsverfahren für leitfähige Bipolarfolien und -platten, die in elektrochemischen Energiesystemen wie Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen und Elektrolyseuren eingesetzt werden.

Konferenzteilnehmerin neben einem Konferenzplakat

Herausforderungen bei der Verarbeitung hochgefüllter Polymercompounds

Hochgefüllte Polymercompounds gelten als vielversprechende Alternative für die Herstellung leitfähiger Komponenten. Ihr hoher Anteil an leitfähigen Füllstoffen stellt jedoch besondere Anforderungen an den Compoundier- und Extrusionsprozess. Um diese Zusammenhänge besser zu verstehen und die Werkstoffe gezielt weiterzuentwickeln, untersucht das ZBT sowohl die Materialzusammensetzung als auch die Prozessführung bei der Doppelschneckenextrusion.

Einblicke in den Compoundierprozess: Probenahme während der Extrusion

Im Rahmen des IGF-Projekts TheBiPo wurden kontinuierliche Herstellungsverfahren für dünne leitfähige Bipolarfolien entwickelt. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Analyse der Compoundierung hochgefüllter Polymere in einem gleichläufigen Doppelschnecken­extruder mit aufklappbarem (Clamshell-)Zylinder.

Diese Versuchsanlage ermöglicht es, während des laufenden Extrusionsprozesses Proben an definierten Positionen entlang der Schneckenlänge zu entnehmen. Dadurch können die lokalen Compoundierungsmechanismen sowie der Einfluss einzelner Prozessschritte auf die späteren Materialeigenschaften detailliert untersucht werden.

mehr über das Projekt TheBiPo

Einfluss von Graphit und Ruß auf Material- und Prozesseigenschaften

Im Projekt GRETE analysierten Elisabeth Verweyen, Tim Sulewski (FH Aachen) und Dr. Marco Grundler (ZBT) hochgefüllte Polypropylen-Compounds mit einem Füllstoffanteil von jeweils 54 Vol.-%. Das Verhältnis von Graphit und Ruß wurde dabei systematisch variiert.

Umfangreiche thermoanalytische, rheologische, elektrische und mechanische Untersuchungen zeigen, dass ein höherer Rußanteil zwar die elektrische Leitfähigkeit verbessert, gleichzeitig aber die Viskosität sowie die Anforderungen an den Extrusionsprozess erhöht. Die Ergebnisse tragen dazu bei, geeignete Materialrezepturen und stabile Prozessfenster für die Herstellung leitfähiger Compounds zu identifizieren.

eine Frau hält einen Vortrag auf einer Konferenz
mehr über das Projekt GRETE

Von der Grundlagenforschung zur industriellen Fertigung

Auf diesen Erkenntnissen bauen die Arbeiten des IGF-Projekts TheBiPo auf. Ziel des Projekts war die Entwicklung kontinuierlicher Herstellungsverfahren für dünne leitfähige Bipolarfolien für Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen. Die Untersuchungen zeigen, dass das Verständnis der lokalen Vorgänge während der Compoundierung eine wesentliche Voraussetzung für die reproduzierbare Herstellung leistungsfähiger Bipolarfolien ist. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse fließen inzwischen in das BMWK-geförderte Folgeprojekt ProBiMa ein, in dem gemeinsam mit einem erweiterten Industriekonsortium die Industrialisierung der kontinuierlichen Extrusion leitfähiger Bipolarfolien weiter vorangetrieben wird.

Mit den Präsentationen auf der PPS-41 und der ECCM22 machte das ZBT seine Forschung einem internationalen Fachpublikum aus den Bereichen Polymerverarbeitung, Verbundwerkstoffe und elektrochemische Energietechnik zugänglich. Der Austausch mit Wissenschaft und Industrie unterstützt den Transfer der Forschungsergebnisse und stärkt die Weiterentwicklung innovativer Materialien und Fertigungsverfahren für zukünftige Energiesysteme.

Kontakt

Projektverantwortliche
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Abteilung Brennstoffzellen und Stapel

Elisabeth Verweyen
+49 203 7598-1172

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