Struktur und Leistungsangebot

Die Referenzfabrik

Die Referenzfabrik umfasst wesentliche Produktionsmodule zur Fertigung eines Brennstoffzellen-Stacks wie die verschiedenen Technologien zur Bipolarplatten-Herstellung als auch unterschiedliche Stacking-Verfahren zum wechselseitigen Stapeln von Bipolarplatten und der Membran-Elektroden-Einheit. Darüber hinaus werden neuartige Prüftechnologien und virtuelle Abbilder entwickelt. Dies ermöglicht es, Gesamtzusammenhänge bis hin zu kompletten Prozessketten darzustellen.

Die Referenzfabrik bietet somit einen Technologiebaukasten für die Brennstoffzellen- bzw. Elektrolyseurfertigung. Sie ist das Kompetenzzentrum für produzierende Forschung und die regionale Industrie. 

Stack-Komponenten und Produktionsmodule

Bipolarplatten-Produktion

Die Bipolarplatte (engl. bipolar plate, BPP) besteht in der Regel aus zwei Bipolarhalbplatten, die je nach Material (metallisch oder graphitisch) geformt, beschichtet und gefügt (Brennstoffzelle) werden. Über die BPP werden die Reaktionsmedien befördert und die Reaktionswärme aus der Brennstoffzelle abgeführt. Die BPP ist elektrisch leitend und speist somit die Elektronen in den Verbraucherstromkreis. Die Bipolarplatten können mittels verschiedener Fertigungsstrategien hergestellt werden.

Das Fraunhofer IWU konzentriert sich auf Produktionsverfahren für metallische BPP. 

MEA

Die Membranelektrodeneinheit (engl. Membrane Electrode Assembly, MEA) besteht aus einer elektrisch isolierenden, protonenleitenden, gasdichten Polymerelektrolytmembran und ist beidseitig mit Elektroden beschichtet (engl. Catalyst Coated Membrane, CCM).

Die MEA wird am Fraunhofer ENAS entwickelt und in den Produktionsprozess eingeschleust.

 

 

 

Stacking

MEA, BPP und Dichtungen (Brennstoffzelle, BZ) werden in einer festgelegten Reihenfolge aufeinander gestapelt. Die exakte Ausrichtung der einzelnen Komponenten des Stapels ist dabei wesentlich.

Durch Verpressen werden die einzelnen Komponenten gestaucht und der Stack abgedichtet. Eine Regelung der Presskraft und des Pressweges gewährleistet eine ausreichende Kompression und vermeidet die Schädigung der Bauteile durch Überbelastung. Eine gleichmäßige Verpressung hat einen erheblichen Einfluss auf die spätere Leistungsdichte sowie die Lebensdauer des Stacks.

Für unterschiedliche Stapelfrequenzen können verschiedene Verfahren eingesetzt werden.