Die Lunge der Brennstoffzelle

So umweltfreundlich Brennstoffzellen auch sein mögen – wie bei jeder anderen Energiequelle wird ihr Markterfolg neben dem Einsatzgebiet vor allem vom Preis diktiert. Bis zur kostengünstigen Massenfertigung der verschiedenen Systeme sind noch einige technologische Hürden zu nehmen. Beispiel Bipolarplatten, auf die derzeit bis zur Hälfte der Gesamtkosten von PEM-Brennstoffzellen entfallen: Durch die eingeprägten oder -gefrästen Bahnen dieser Platten strömen die Zu- und Abgase einer Brennstoffzelle wie in der Lunge. Zum Stack aufeinander gestapelt müssen sie analog zur Reihenschaltung von Batterien den Kontakt zwischen benachbarten Zellen gewährleisten. Also kommen nur Materialien in Frage, die elektrisch leitfähig sind. Stähle und viele andere Metalle eignen sich jedoch nur bedingt, da sie den korrosiven Bedingungen bei Temperaturen von bis zu 100 °C nicht lange genug widerstehen. Graphit hat den Nachteil, einzeln (und daher teuer) mit spanenden Verfahren verarbeitet werden zu müssen. Einen Ausweg bieten Heißpressen und Spritzguss, wie sie in der Kunststoffverarbeitung etabliert sind.

»Stellen Sie sich vor, Sie müssten mit einem Teig, der aus einem Kilo Mehl und zwei Eiern besteht, Waffeln backen!«, strapaziert Axel Kauffmann vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT Phantasie und Kochkunst. »Auch wenn wir statt dessen Graphitpulver oder Leitruß und als Bindemittel thermoplastische Kunststoffe verwendeten – das Resultat sieht wohl ähnlich bröselig aus. Erhöht man den Anteil der Polymere, wird der Teig zwar dünnflüssiger und kann besser verarbeitet werden, doch gleichzeitig nimmt die elektrische Leitfähigkeit ab.« Mittlerweile haben die Forscher diese und viele andere Probleme überwunden. Nun ist es möglich, Bipolarplatten mit den beiden Verfahren kostengünstig und serienmäßig herzustellen. Zwar erreicht die Leitfähigkeit noch nicht die von kompaktem Graphit, doch ist sie für kleinere Brennstoffzellen ausreichend.

An der Fraunhofer-Initiative Mikrobrennstoffzelle, die auf der Hannover Messe in Halle 13 am Stand G 72 vertreten ist, beteiligen sich sieben Fraunhofer-Institute. »Neben den Technologien, die unsere Kollegen vom ICT untersuchen und entwickeln, kommen zur Fertigung von Bipolarplatten noch viele weitere in Betracht«, betont Reiner Borsdorf vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen. »Es hängt ganz vom Design und Material ab, welche sich zuletzt als die geeignete erweist.« Für Auswahl und Auslegung der Fertigungs- und Montageschritte ist das IPT die richtige Adresse.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Axel Kauffmann
Telefon 07 21 / 46 40-4 25
Fax 07 21 / 46 40-1 11

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhofer-
Straße 7
76327 Pfinztal / Berghausen

Dipl.-Ing. Reiner Borsdorf
Telefon 02 41 / 89 04-1 32
Fax 02 41 / 89 04-61 32

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17
52074 Aachen