HyCoFC: Neue Bipolarplattentechnologie für robuste Brennstoffzellen

Das Forschungsprojekt HyCoFC entwickelt eine neue Generation von Hybrid-Compound Bipolarplatten, die speziell für den Einsatz in Schwerlast-Brennstoffzellen konzipiert sind. Diese innovativen Platten kombinieren eine metallische Trägerfolie mit einer leitfähigen Compound-Folie, wodurch sie die Vorteile beider Materialien vereinen: hohe elektrische Leitfähigkeit, mechanische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften sind entscheidend, um den extremen Belastungen im Schwerlastverkehr standzuhalten – von starken Temperaturschwankungen über mechanische Beanspruchung bis hin zu korrosiven Umgebungen.

Ein zentrales Element ist die laserbasierte Funktionalisierung der Materialoberflächen. Moderne Lasertechnologien ermöglichen die präzise Strukturierung der Metallfolie, wodurch eine verbesserte Haftung zur Compound-Folie erzielt wird. Zudem sorgen selektive Laserverfahren für eine gezielte Freilegung leitfähiger Materialanteile, was den Übergangswiderstand in der Brennstoffzelle minimiert.

Präzise Lasertechnologie für optimierte Materialeigenschaften

Im Projekt HyCoFC kommen verschiedene hochpräzise Laserverfahren zum Einsatz:

• Ultrakurz gepulste Laserstrahlung zur selektiven Entfernung nicht-leitfähiger Materialschichten, ohne das leitfähige Füllmaterial zu beschädigen.
• Laserstrahlschweißen für eine wasserstoffdichte und reproduzierbare Verbindung der Bipolarplatten.
• Laserstrukturierung von Oberflächen, um Mikrostrukturen einzubringen, die eine verbesserte Kontaktierung zwischen den Schichten ermöglichen.

Diese Verfahren werden im Hydrogen Lab des Fraunhofer ILT unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Das Ziel ist eine skalierbare und wirtschaftlich effiziente Produktion, die eine großvolumige Fertigung der Hybrid-Compound Bipolarplatten erlaubt.

Skalierbare Fertigung für industrielle Anwendungen

Die entwickelten Hybrid-Bipolarplatten sind nicht nur für Lkw und Schwerlastfahrzeuge geeignet, sondern lassen sich dank ihres modularen Aufbaus auch in maritimen Anwendungen oder stationären Brennstoffzellensystemen einsetzen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Massenproduktion mittels Rolle-zu-Rolle-Verfahren, das eine kontinuierliche, gleichbleibend präzise Verarbeitung der Materialien ermöglicht.

Mit einem Gesamtfördervolumen von 3 Millionen Euro wird das Projekt im Rahmen von Energie.IN.NRW unterstützt. Fraunhofer ILT, Fraunhofer UMSICHT und thyssenkrupp Steel arbeiten mit Industriepartnern wie FEV, Schepers und Cleanlaser zusammen, um die Technologie zur Marktreife zu bringen.

HyCoFC setzt damit neue Maßstäbe für die nächste Generation leistungsfähiger Brennstoffzellen im Schwertransport und leistet einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.

Kontakt: Fraunhofer ILT