Entwicklung eines Massenfertigungsverfahrens für Komponenten einer PEM-Brennstoffzelle

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ziel des Projektes war es abzuklären, ob die Komponenten von Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen (PEM Brennstoffzellen) mit Hilfe der Spritzgießtechnologie und deren Sonderverfahren in kostengünstiger Massenfertigung herzustellen sind, um in weiterer Folge PEM Brennstoffzellen kostengünstig für Massenanwendungen verfügbar zu machen.

So könnten PEM-Brennstoffzellen in kleinen Geräten zum Einsatz kommen, wie beispielsweise in Mobiltelefonen oder Laptops. Der Einsatz scheitert momentan am Preis bzw. am Fehlen von geeigneten Massenfertigungsverfahren für PEM Brennstoffzellen bzw. für Komponenten davon.

Im Zuge des Projekts wurden einige offene Fragen einer Klärung zugeführt, welche fertigungstechnisch einer industriellen Umsetzung noch entgegenstanden. Zum einen, weil die Kombination dieser Sonderverfahren neu war, und a priori keine Aussage getroffen werden konnte, ob die Komponenten auch in der geforderten Qualität herstellbar sind. Insbesondere weil die geforderten Abmessungen bzw. weitere Eigenschaften wie z.B. die Leitfähigkeit gewisser Komponenten hohe Anforderungen an die Problemlösung stellen.

Die Herstellung von Bipolarplatten mit dem kostengünstigen Spritzgießprozess, die nach konventionellen Methoden einen erheblichen Anteil der Herstellkosten beanspruchen, konnte erfolgreich bewerkstelligt werden. Die Erkenntnisse, die sich daraus ableiten lassen sind ein verfahrenstechnisches Konzept zur variothermen Prozessführung sowie Maschinen- und Prozesseinstellparameter. Weiters konnte die Entwicklung der variothermen Prozessführung und der Werkzeugtechnologie auch in Richtung der Herstellung der Membran der PEM bis zum Prototypstatus vorangetrieben werden. In diesem Zusammenhang wurden gemeinsam mit der Fa. APC auch leitfähige Compounds entwickelt, die für Bipolarplatten eingesetzt werden können.

Die Herstellung von SPEEK als Membranmaterial konnte durch systematische Sulfonierung bewerkstelligt werden. Die Herstellungsprozedur mit allen relevanten Parametern bedeuten wesentliche Erkenntnisse für das Projektteam, wobei angemerkt werden muss, dass ausreichend sulfoniertes SPEEK nicht spritzgießbar ist.

Um einen weiteren signifikanten Schritt in Richtung Massenfertigung zu ermöglichen, ist eine Änderung des Aufbaus der PEM-Brennstoffzelle unumgänglich.

Das Team, bestehend aus den Forschungsinstitutionen Fotec und ECHEM sowie dem industriellen Partner Battenfeld Kunststoffmaschinen GmbH wird die erarbeiteten Ergebnisse in das Anschlussprojekt ‚EasyCell' (bewilligtes Projekt der 3. Ausschreibung Fabrik der Zukunft) einbringen. Im Rahmen dieses Anschlussprojektes tritt auch der industrielle Partner HTP High Tech Plastics AG in das Projektteam ein.

Projektleiter

D.I. Friedrich Lehner
Viktor Kaplan Straße 2, A-2770 Wr. Neustadt
Tel.: +43 (0)2622 90333 32
E-Mail: lehner@fotec.at

Projekt- und Kooperationspartner

• Advanced Polymer Compounds
  DI Karl Schnetzinger
  Peter-Tunner-Straße 4/2, A-8700 Leoben
  Tel.: +43 (0)3842 45106 22
  Fax: +43 (0)3842 45106 23
  Mobile: +43 (0)664 3527907
• Battenfeld Kunststoffmaschinen Ges.m.b.H.
  Wiener Neustädter Strasse 81, A-2542 Kottingbrunn
  Tel.: +43 (0)2252 404-0
  Fax: +43 (0)2252 404-1062
  E-Mail: welcome@bku.battenfeld.com
  Internet: http://www.battenfeld.com/
• ECHEM
  Dr. Erich Kny, Prof. Dr. Gerhard Nauer
  Viktor Kaplan Straße 2, A-2770 Wr. Neustadt
  Tel.: +43 (0)2622 22266
  Fax: +43 (0)2622 22266 50
  E-Mail: erich.kny@echem.at
  E-Mail: gerhard.nauer@echem.at
• HTP High Tech Plastics AG
  Fabriksgelände 1 A, A-7201 Neudörfl
  Tel.: +43 (0)2622 460-0
  E-Mail: office@htp.at
  Internet: http://www.htp.at/