Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung biobasierter Compounds für Bipolarplatten zur Anwendung in Brennstoffzellen

Brennstoffzellen (BZ) weisen u.a. durch ihren hohen Wirkungsgrad von bis zu 65% in der heutigen Zeit das Potenzial auf, einen wichtigen Beitrag zur angestrebten Energiewende beizutragen. Als wichtigste Wiederholeinheit in der BZ ist die Bipolarplatte (BPP) anzusehen. Diese kann aus beschichtetem Edelstahl oder sog. Compoundmaterial (Polymer + elektr. leitfähige Füllstoffe) bestehen. Der Vorteil von Compound-BPP liegt in der kostengünstigeren Herstellung und der höheren Lebensdauer. Bisweilen werden größtenteils herkömmliche, aus Rohöl hergestellte Polymere als Matrixmaterial für die BPP verwendet, welche sich negativ auf die Gesamtenergiebillanz und den Carbon Footprint der BZ auswirken. Als elektr. leitfähige Füllstoffe werden, aufgrund ihrer hohen Reinheit, primär synthetisch hergestellte Graphite verwendet. Diese werden energie- und kostenintensiv hergestellt, was sich ebenfalls negativ auf die Gesamtenergiebilanz der BZ auswirkt.

In diesem Vorhaben werden energieärmer gewonnene Naturgraphite und aus erneuerbaren Kohlenstoffressourcen hergestellte biobasierte Polymere für die Herstellung der BPP verwendet. Diese werden zunächst mittels Extruder compoundiert und zu Probekörpern spritzgegossen, um diese wiederum auf Eignung in der BZ zu charakterisieren. Nach erfolgter Validierung werden geeignete Compounds zu BPP spritzgegossen. Im Anschluss an die ex-situ Untersuchungen sollen die BPP zu einem BZ-Stack aufgebaut und einem Zelltest unterzogen werden, um die Leistungsdichte mit klassischen BZ zu vergleichen. Nach erfolgreicher Charakterisierung der „Bio“-BZ erfolgt eine Wirtschaftlichkeitsanalyse, die das Potential der neu entwickelten BPP am Markt betrachtet.

Aufgrund der Einbeziehung der gesamten Wertschöpfungskette ist davon auszugehen, dass von den Projektergebnissen sowohl rohstoffherstellende KMU als auch potenzielle Hersteller sowie Anwender von derartigen Bio-BPP bzw. Bio-BZ profitieren werden.