Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines Herstellungsprozesses für flexibel auslegbare Sensorbrennstoffzellen auf Basis der 3D-Druck- und Galvanotechnik

Für die Materialentwicklung und den Prototypenbau von Brennstoffzellenkomponenten sowie den Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur stellen Testbrennstoffzellen mit reduzierter aktiver Fläche ein zentrales Versuchs-, Prüf- und Überwachungselement dar. Eingesetzt als Sensor lassen sich mit solchen Zellen Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung anhand von realen Betriebsbedingungen vorantrieben. Als Verbrauchsmittel müssen sie flexibel in Form und Stückzahl, kostengünstig in der Herstellung und einfach im Austausch und der Handhabung sein. Derzeit sind für solche Sensoraufgaben keine funktional angemessenen Brennstoffzellen kommerziell verfügbar, da ihre Bereitstellung für große Unternehmen material- und entwicklungsbedingt kein lukratives Geschäftsfeld darstellt. Deutschland besitzt jedoch eine robuste Infrastruktur an kmU, welche Dank ihrer technologischen Führung auch stark diversifizierte Märkte bedienen können. Benötigt werden im Bereich von Sensorzellen jedoch neuartige Herstellungsprozesse, welche sich gegenüber Formfaktoren und Stückzahlen flexibel zeigen und so ihre Entwicklung und Herstellung unter realistischen Kostenszenarien für möglichst vielseitige Anwendungsfälle erlaubt.

In diesem Vorhaben wird ein solcher Herstellungsprozess entwickelt, um flexible Test- und Sensorzellen für die Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnik bereitzustellen. Wegweisend ist hier eine Kombination aus der 3D-Druck- und der Galvanotechnik. Als formwerkzeugloser Ansatz verfügt der 3D-Druck bereits über erste Verfahren aus denen brennstoffzellentaugliche Bauteile resultieren. Über eine zu entwickelnde Nachbearbeitungs- und galvanotechnische Prozessführung sollen die 3D-gedruckten Erzeugnisse aus Kunststoff um definierte, elektrisch leitfähige Bereiche ergänzt werden. Als Sensorzellen assembliert werden diese Funktionsmuster dann an Prüfkammern für die Materialentwicklung der Brennstoffzellentechnik betrieben und so ein proof-of-concept für den neuen Prozess erbracht.