Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Thermoformen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen

Im Projektvorhaben soll die Entwicklung einer thermogeformten Bipolarplatte (BPP) aus wärme- und elektrisch leitenden Folien für die Anwendung in PEM-Brennstoffzellen erfolgen. Die BPP-Halbzeuge (Folie aus Graphit-Polymer-Compound) sollen hierzu in einem kontinuierlichen Verfahren direkt aus der Extruderschmelze über eine Breitschlitzdüse und ein Walzwerk hergestellt und in einem anschließenden Thermoformprozess in die finale Bauteilgeometrie überführt werden. Neben der Herstellung von dünnwandigen BPP erfolgt auch die Anpassung eines Brennstoffzellensystems an die neuartigen BPP. Abschließend sollen die dünnwandigen BPP in einem Brennstoffzellen-Stacktest charakterisiert werden.

Die Thermoformung elektrisch- und wärmeleitfähiger Kunststofffolien bietet dabei das Potenzial die Herstellkosten von PEM-Brennstoffzellen signifikant zu senken. So zeichnet sich das Thermoformen durch die wirtschaftliche Herstellbarkeit besonders großflächiger und dünnwandiger Bauteile aus, was dem Anforderungsprofil für BPP entspricht. Während die beiden Technologien Folienextrusion und Thermoformen bereits in der Praxis beherrscht werden, bringt die Folienextrusion und Thermoformung wärmeleitfähiger und elektrisch leitender Kunststoffe, speziell von feinen Strukturen, noch viele offene Entwicklungsaufgaben mit sich. Die zentrale Herausforderung stellt dabei die hohe Viskosität der verwendeten, hochgefüllten Werkstoffe dar, welche bei Scher- und Dehnbeanspruchung zu veränderten Fließeigenschaften gegenüber den Basiskunststoffen führt. Zur Durchführung des Vorhabens werden deshalb die komplementären Kompetenzen der Forschungsstellen Zentrum für Brennstoffzellen Technik (ZBT) und IKT Stuttgart genutzt.

Durch die Definition von Verarbeitungsrichtlinien zur Herstellung von BPP mittels Extrusion und Thermoformung profitieren alle relevanten Unternehmen innerhalb der Wertschöpfungskette. Somit ist ein großer potentieller Nutzerkreis von KMU für die Verwertung der Ergebnisse gegeben.