Biegsame und fügbare Bipolarplatten

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen erforscht einen neuen Ansatz zur Herstellung von grafitgefüllten Polypropylen-Compounds. Ziel ist es, bei gleicher elektrischer Leitfähigkeit im Vergleich zu kommerziell verfügbaren Materialien die mechanischen Eigenschaftendes Compounds zu verbessern.

Brennstoffzellenstack mit Bipolarplatten aus einem Kunststoffcompound | Bild: Eisenhuth / IKV

Hierzu wird zunächst ein Blend aus Polypropylen mit einem Elastomer hergestellt, um die Elastizität des Matrixmaterialszu erhöhen. In dieses wird dann eine Mischung aus ausgewählten, elektrischleitfähigen grafitischen Füllstoffen eingearbeitet. Dabei werden möglichst geringe Füllgrade angestrebt, mit denen die notwendige elektrische Leitfähigkeit im Anwendungsfall noch realisiert werden kann. Die Einsetzbarkeit der neuen Materialien wird an der Herstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen belegt.

Zusammen mit verschiedenen Projektpartnern entwickelt das IKV ein Verfahren, bei dem der leitfähige Teil der Bipolarplatte aus den hochgefüllten Compounds gepresst, dieses Bauteil dann im Spritzgießverfahren umspritzt und anschließend zu einem Bauteilverbund gefügt wird. Dabei müssen die Bipolarplatten so miteinander verschweißt werden, dass eine Gasdichtigkeit erreicht wird, die zum einen die Prozesssicherheit und zum anderen eine hohe Effizienz gewährleistet. Die hierfür notwendige Fügetechnologie wird am IKV systematisch erarbeitet. Anschließend wird der Materialverbund in der Brennstoffzelle gebrauchsnah getestet.

Das neu entwickelte hochgefüllte thermoplastische Compound hat wegen seiner reduzierten Sprödigkeit deutliche Vorteile gegenüber den aktuell eingesetzten Materialien. Eine erhöhte Lebensdauer in der Brennstoffzelleund auch geringere Ausschussratensind erreichbar.

Dieses Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über zwei Jahre gefördert. Die beteiligten Projektpartner sind Allod WerkstoffGmbH &Co. KG, Burgbernheim, Calorplast WärmetechnikGmbH, Krefeld, EisenhuthGmbH & Co. KG, Osterode am Harz, Kessen MaschinenbauGmbH, Essen bei Oldenburg, Leibniz Institut für PolymerforschungDresden e.V., Dresden, und Protech GmbH in Pfullingen.

Fragen zu diesem Projekt beantwortet:

Andreas Cohnen, M.Sc.
andreas.cohnen@ikv.rwth-aachen.de