Effizienzsteigerung von Brennstoffzellen durch metallische Hochleistungs-Bipolarplatten (CellForm_ZSW_BPP)

Die größten Nachteile der Brennstoffzelle in mobilen Anwendungen gegenüber rein batterieelektrischen Antrieben liegen in den aktuell höheren Herstell-/Anschaffungskosten und der niedrigeren Gesamtenergieeffizienz. Beide Nachteile sollen in diesem Projekt für die Brennstoffzelle auf der Ebene der Bipolarplatte untersucht und optimiert werden.

Die Bipolarplatte ist ein technisch hochrelevantes Bauteil im Brennstoffzellenstack. Sie ist für die Verteilung der Gase in den Einzelzellen, für die Temperierung des Stacks, für den Produktwasseraustrag und die elektrische Kontaktierung der Einzelzellen verantwortlich und übernimmt somit eine zentrale Rolle in der Brennstoffzelle. Bedingt durch diese technischen Anforderungen und durch den Umstand, dass die Bipolarplatte ca. 400-500 x je Brennstoffzellen-Pkw verbaut wird, kommt den Platten eine große technische und ökonomische Bedeutung zu.

CellForm hat ein Verfahren zur deutlich kostengünstigeren und gleichzeitig prozesssicheren Herstellung der Platten für die Großserie entwickelt, welches zudem die technischen Gestaltungsmöglichkeiten der Platte für metallische Bipolarplatten signifikant erweitert. Der zugrundeliegende Umformprozess ist von dem Unternehmen Gebhardt Werkzeug- und Maschinenbau GmbH auf Basis eines mehrstufigen Ansatzes entwickelt worden. Die nachgelagerte hochspezifische Verschweißung der einzelnen Platten erfolgt mit einer eigens hierfür entwickelten Sonderanlage, welche die ASKEA Feinmechanik GmbH vor dem Hintergrund der hochanspruchsvollen Parametern umsetzt.

Das Vorhaben zielt auf den effizienteren Betrieb von Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen, wie dem Straßen- und Schienenverkehr, der Schiff- oder der Luftfahrt ab. Im Vordergrund steht v.a. die Validierung der Steigerung der spezifischen Leistung als auch die Reduktion der Systemkosten. Die Steigerung der spezifischen Leistung wird hierbei durch die im Projekt ermittelten Geometrien der Bipolarplatten erzielt und die Reduktion der Systemkosten resultiert aus dem speziellen Fertigungsverfahren von CellForm.

Besonderheit: Die Firma CellForm hat mit dem im Projekt verwendeten CellForm-Verfahren bereits den Energy Globe Award Germany – gewonnen. Der Award wurde 2022 für „Manufacturing Process for Metallic Bipolar Plates of Fuel Cell Vehicles and Electrolysis“ vergeben.