In Zusammenarbeit mit deutschen Zulieferern wurde ein innovatives und konkurrenzfähiges MEA-Fertigungsverfahren als ein wesentlicher Teil der PEM-Brennstoffzellenwertschöpfungskette in Deutschland entwickelt und aufgebaut.
Ein wichtiger Faktor für eine erfolgreiche Marktpenetration von Brennstoffzellenprodukten ist die Etablierung kostengünstiger Fertigungsverfahren. Die Membranelektrodeneinheit (MEA) stellt das elektrochemische Kernstück der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEM) dar und ist die Komponente mit dem größten Einfluss auf die Kostenstruktur von Brennstoffzellensystemen. Die Kostenziele für die Massenanwendungen stationärer und automobiler Brennstoffzellensysteme sind bei weitem noch nicht erreicht. Einer der wesentlichen Gründe hierfür ist der immer noch hohe Anteil an manuellen Schritten innerhalb der MEA-Fertigung. Solvicore verfolgte im Rahmen des Projekts MEA-KORREKT die Entwicklung und die Erprobung von Konzepten zur automatisierten MEA-Fertigung für die zukünftige Massenproduktion. Ziel des von Solvicore erarbeiteten Konzeptes war es, die bestehenden Pfade der MEA-Herstellung zu verlassen und durch einen kontinuierlichen Fertigungsprozess die Produktivität zu erhöhen sowie Ausschussraten signifikant zu senken.
In Zusammenarbeit mit deutschen Zulieferern wurde ein innovatives und konkurrenzfähiges MEA-Fertigungsverfahren als ein wesentlicher Teil der PEM-Brennstoffzellenwertschöpfungskette in Deutschland entwickelt und aufgebaut. Ausgehend von vorwiegend manuellen bzw. semi-automatisierten Prozessen im Pilotmaßstab wurden dabei kontinuierliche Verfahren untersucht und parallel mit Qualitätssicherungsmethoden speziell für die MEA-Herstellung entwickelt. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf den wertschöpfenden Prozessen der MEA-Fertigung. Dies sind die Bereiche Dispersionstechnologie, Beschichtungstechnologie und Assemblierung/Automatisierung. Der Materialfluss und die Taktzeiten der Prozesse wurden aufeinander abgestimmt, Interfaces zwischen den Prozessen entwickelt sowie Qualitätssicherungstools (z. B. online Beladungskontrolle) etabliert und zur Prozesssteuerung eingesetzt. Getrennte Fertigungslinien zur Herstellung der Dispersionen von Anode und Kathode wurden realisiert und höherskaliert. Eine Technologie zur kontinuierlichen Beschichtung wurde zunächst im Pilotmaßstab und anschließend im größeren Maßstab etabliert. Das automatisierte Handling aller Materialien als Rollenware bis hin zur Vereinzelung (Pick & Place-Funktion) und Assemblierung wurde als Gesamtanlagen- und Automatisierungskonzept umgesetzt.
Zum Ende des Projektes steht bei Solvicore eine neuartige Technologieplattform zur Vorbereitung einer automatisierten Massenfertigung für die Etablierung einer international wettbewerbsfähigen, kompletten MEA-Produktion bereit.
Förderkennzeichen
03BS106