Brennstoffzellenfahrzeuge ermöglichen emissionsfreie, hocheffiziente und dynamische Elektromobilität. Für eine erfolgreiche Markteinführung sind jedoch noch weitere Kostenreduktionen erforderlich. Aktuell stellt die Beschichtung der metallischen Bipolarplatten zur Reduktion des elektrischen Kontaktwiderstandes und zur Erhöhung der Korrosionsstabilität einen relevanten Kostentreiber dar. Gesamtziel des Projektes ist die Erforschung der Potentiale eines kontinuierlichen Bandbeschichtungsverfahrens, bei dem die Korrosionsschutzschicht vor dem Umformen der Bipolarplatten aufgebracht wird. Insbesondere wird das Verfahren hinsichtlich seiner technologischen Eignung erforscht und das Kostenreduktionspotential gegenüber konventionellen Beschichtungsverfahren analysiert.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Erforschung des Klebfügens metallischer Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen unter den besonderen Anforderungen des automobilen Betriebs, um eine technologische und wirtschaftliche Alternative zum heute etablierten Laserschweißprozess aufzuzeigen. Das ifs erarbeitet und begleitet innerhalb des Projektes die Entwicklung und Untersuchung der Vorbehandlungs- bzw. Beschichtungstechnologie der Substrate, die Klebstoffformulierung und Klebstoffapplikation sowie alternative Schweißprozesse. Dabei fließen vor allem die umfangreichen Erfahrungen des Institutes hinsichtlich der Formulierung und Applikation von Klebstoffen unter Berücksichtigung der besonderen Ansprüche im Bereich der Elektromobilität in das Projekt mit ein. Durch intensive wissenschaftliche Arbeiten und langjährige Tätigkeiten in öffentlich geförderten sowie Industrieprojekten im Bereich Fügetechnologie besitzt das Institut eine Ausstattung, die zur Bearbeitung nahezu aller fügetechnischen Fragestellungen geeignet ist. Hierzu zählen umfassende Methoden zur Vorbehandlung, chemische und physikalische Analytik und Applikationstechnik sowie diverse Schweißanlagen. Das Institut wird neben dem Kleben alternative Schweißtechniken wie das Elektronenstrahlschweißen untersuchen, mit dem Laserschweißprozess vergleichen und so einen geeigneten Benchmark für das Klebfügen zu liefern.
Im Projekt MontaBS soll ein Automatisierungskonzept entwickelt und die Montagetechnologie für die Fertigung von BZ-Stacks auf Basis metallischer und graphitischer Bipolarplatten in einem hinsichtlich Ausbringung und Automatisierungsgrad skalierbaren Versuchsmuster prototypisch realisiert werden. Die Entwicklungsaufgaben behandeln hierbei sowohl die Prozesse und Anlagentechnik für eine BZ-Fertigung als auch die fertigungsgerechte Gestaltung der Produkte und der verbauten Komponenten. Mit der Umsetzung einer prototypischen Versuchsanlage kann die entwickelte Technologie qualifiziert und validiert werden. Dabei werden Stacks verschiedener Formate und Leistungsklassen aufgebaut und erprobt. Darüber hinaus soll basierend auf den Erfahrungen mit dem Stack NM 5 eine Stacktechnologie entwickelt werden, die auf die Anforderungen des Einsatzes unter Automobilbedingungen abzielt. Insbesondere sollen Untersuchungen zum Wasserhaushalt mit verschiedenen Zellkomponenten gemacht werden, um CCM/GDL/Flowfield-Konfigurationen zu erarbeiten, die z.B. eine Reduktion der Befeuchtung erlauben, und die zugehörigen Betriebskonzepte zu entwickeln. Die Entwicklung der Fertigungs- und der Zell-/Stacktechnologie werden aufeinander abgestimmt, hierbei zielt die Produktentwicklung insbesondere auf ein fertigungsgerechtes Design ab.
Als Ausgangspunkt werden das Technologiekonzept der zu betrachtenden Brennstoffzellen und die qualitätsbestimmenden Vorgängen zu deren Herstellung erarbeitet. Dafür wird ein Anlagensystem zur vollautomatischen BZ-Montage entworfen. Die Einzelprozesse werden untersucht und deren Parameter labormäßig ermittelt. Danach erfolgt die Entwicklung der einzelnen Funktionseinheiten für die Prozessschritte, d.h. automatisierungsgerechte Bereitstellsysteme für die Komponenten der Brennstoffzelle, Bildverarbeitungs- und Handling-Prozesse, Greifsystem für das Handling der biegeschlaffen/porösen/oberflächenstrukturierten Komponenten, Schraubprozess zum automatischen Verspannen des BZ-Stacks und montageintegrierte Prüfprozesse. Diese werden in einer Versuchsmusteranlage zur Erprobung der Kernprozesse zusammengeführt. Parallel dazu werden die Stackkomponenten qualifiziert hinsichtlich fertigungs-, montage- und automatisierungsgerechter Konstruktion. Zur Erprobung und Validierung der Prozesse und Funktionseinheiten wird eine Versuchsmusteranlage errichtet und in Betrieb genommen. Mit dieser werden die Einzel-Technologien und -Anlagenteile des vollautomatischen Montageprozesses einschließlich Produkt-, Prozess- und Maschinendatenerfassung erprobt und qualifiziert bis zum Nachweis der Umsetzbarkeit in einer darauf basierenden und später zu entwickelnden Produktionsanlage. Begleitend und abschließend werden für das Versuchsmuster eine Konzeptbewertung und Effizienzanalyse durchgeführt. AP1 - Technologiekonzept und Anlagenentwurf AP2 - Vor- und begleitende Untersuchungen AP3 - Entwicklung Prozesse, Verfahren und Anlagentechnik qualitätsbestimmender Vorgänge AP4 - Fertigungs-, montage- und automatisierungsgerechte Produktgestaltung AP5 - Realisierung Versuchsmusteranlage und Grund-Inbetriebnahme AP6 - Erprobung und Qualifizierung Produkt, Technologie und Anlage AP7 - Konzeptbewertung und Effizienzanalyse AP8 - Projektadministration.
Im Rahmen des Projektes soll eine Laboranlage konzipiert werden, um beschichtetes Coilmaterial als Halbzeug zur Herstellung metallischer Bipolarplatten herzustellen. Das Beschichtungsverfahren der Precors GmbH ist vakuumfrei, umweltfreundlich und basiert auf konventionellen Behandlungsschritten und ist daher prädestiniert für die Großserienproduktion metallischer Bipolarplatten. Das im Labormaßstab erfolgreich für den Brennstoffzelleneinsatz qualifizierte Beschichtungsverfahren der Precors GmbH (F-Cell-Award 2016) wird im Zuge des geförderten Projektes dahingehend entwickelt, metallische Endlosfolien in einem automatisierbaren Prozess zu beschichten. Gleichzeitig werden Skalierungsmethoden entwickelt und erforscht, welche ein Upscale für das benötigte Ausgangsmaterial (Graphenoxid-Synthese) ermöglichen. Im Rahmen des Projektes sollen Konzepte erarbeitet werden, um Produktionsraten von mindestens 20 Liter pro Tag herzustellen, um einen kontinuierlichen Produktionsbetrieb generell zu ermöglichen.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 58 |
| Wissenschaft | 15 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 58 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 58 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 58 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 14 |
| Webseite | 44 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 27 |
| Lebewesen und Lebensräume | 23 |
| Luft | 30 |
| Mensch und Umwelt | 58 |
| Wasser | 24 |
| Weitere | 58 |