01.11.2022 • Energie

Metallisches Papier für Brennstoffzellen

Neues Projekt für kostengünstige und kompakte Brennstoffzellen.

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungs­technik und Angewandte Material­forschung IFAM in Dresden entwickelt in einem neuen Projekt ein neuartiges „Gas Diffusion Layer“ (GDL) für mobile Brennstoffzellen, das komplett aus Metall besteht. Gemeinsam mit den Partnern der Papier­fabrik Louisenthal, der Firma Baltic Fuel Cells,  der FHR Anlagenbau, der Papier­technischen Stiftung PTS sowie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sollen Verbesserungen sowohl in den Einsatz- als auch den Montage­eigenschaften der GDL erreicht werden.

Abb.: Das Projekt SinterGDL wird im Rahmen des Nationalen...
Abb.: Das Projekt SinterGDL wird im Rahmen des Nationalen Innovations­programms Wasserstoff- und Brennstoffzellen­technologie durch das Bundes­ministerium für Digitales und Verkehr gefördert.

GDL sind die Gasdiffusions­schichten, die in Brennstoff­zellen-Stacks zwischen Bipolarplatte und Elektrode angeordnet sind. Sie sorgen für eine optimale Gasverteilung sowie den Abtransport von Wasser, Wärme und Strom. Derzeit verwendete Brennstoff­zellen haben diverse Verbesserungs­potenziale: neben einer Minimierung des Bauraums sind die Senkung der Herstellungskosten und eine Verlängerung der Lebensdauer Hauptthemen. Die hier adressierten GDL sind dabei für alle drei Bereiche relevant. Ziel des Projekts „SinterGDL“ ist die Entwicklung einer neuartigen PEM-Stack-Einheit, die gleichzeitig kosten­günstig und kompakt ist. Dabei liegt ein spezielles Augenmerk auf der einfachen Höherskalierung für die Großserien­produktion aller Komponenten.

Der Clou dabei ist das verwendete Material für die GDL, das Sinterpapier. Durch Prozesse, die aus der Papiertechnik stammen, werden organische Faserstoffe, Füllstoffe und Additive zusammen mit Metall­pulver zu einem flächigen Produkt verarbeitet, das dem klassischen Papier sehr ähnlich ist. In der anschließenden Wärme­behandlung werden die organischen Bestandteile entfernt und es bleibt ein rein metallisches, poröses Material.

Vorrangig liegen die Einsatz­bereiche der neuartigen GDL in mobilen Brennstoffzellen­anwendungen in PKW, LKW, Bus oder Bahn. Auch in der Schifffahrt ist eine Nutzung perspektivisch möglich. Des Weiteren lassen sich die Ergebnisse auch auf PEM-Elektrolyseur­konzepte anpassen und auf stationäre Anwendungen übertragen. Das Projekt SinterGDL wird im Rahmen des Nationalen Innovations­programms Wasserstoff- und Brennstoffzellen­technologie mit insgesamt 2,82 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert.

Fh.-IFAM / JOL

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