MC LaserBip – Mit Laser übergroße Compound-Bipolarplatten für Brennstoffzellen schweißen

Aktuelle Herstellungsverfahren von graphitbasierten Compound-Bipolarplatten wie Spritzguss, Extrusion oder Heißpressen stoßen bei aktiven Flächen von über 200 cm² aufgrund der Prozessierbarkeit des Materials an ihre Grenzen. Um die Gesamtleistung des Brennstoffzellenstacks zu erhöhen, reicht es nicht aus, lediglich die Anzahl der Zellen zu erhöhen. Insbesondere, da dabei der elektrische Innenwiderstand stetig zunimmt und das Temperatur- und Gasmanagement sowie die mechanische Belastung im Stack herausfordernder werden.

Zellen mit größerer aktiver Fläche würden eine höhere Gesamtstromstärke bei gleicher Zellspannung und damit mehr Leistung pro Einzelzelle liefern. Für die gleiche Gesamtleistung würde ein Stack somit weniger Zellen benötigen.

Besonderes Augenmerk legen die Forschenden auf die Materialauswahl sowohl bei den Compound-Einlegern als auch bei den Rahmen. Sie untersuchen die Materialeignung mit Blick auf die Herstellung der Platten, das Schweißverfahren und die Anwendung in Brennstoffzellen.

Design, Fertigung, Tests: Der Fertigungsprozess für Einleger und Rahmen wird zunächst anhand eines 25 cm²-Prototyps validiert. In-situ-Tests unter extremen Bedingungen sollen weitere Erkenntnisse über das Schweißnahtverhalten, die Performance und das Degradationsverhalten bringen. Anschließend werden Bipolarplatten mit bis zu 200 cm² aktiver Fläche und multiplen Einlegern hergestellt und im Labor innerhalb eines Shortstacks getestet.

MC LaserBIP adressiert damit eine zentrale Herausforderung der Brennstoffzellenentwicklung: die Überwindung bestehender Größenlimits hin zu in der Größe frei skalierbaren Bipolarplatten-Formaten. Die Aussichten, dadurch die Effizienz der Produktion von Brennstoffzellen-Komponenten zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken, sind jedenfalls gut.