In Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC) werden Dichtungen eingesetzt um Medienräume gegeneinander und zur Umgebung hin abzudichten. Die Umgebungsbedingungen in Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Werkstoffe. Es müssen daher technisch leistungsfähige Werkstoffe eingesetzt werden und gleichzeitig die ambitionierten Kostenziele, insbesondere für die Anwendung in mobilen Anwendungen, eingehalten werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen müssen neue Werkstoffe entwickelt werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen auf Basis von Polyolefinen (z. B. EPDM) vor allem alternative Reaktionsmechanismen zur Vernetzung gefunden werden, mit denen Prozesszeiten erreicht werden können, die zur Erreichung der Kostenziele erforderlich sind. Die bisher v. a. eingesetzte radikalische Vernetzungsreaktion von EPDM muss dabei ersetzt werden, da dadurch Nebenprodukte entstehen, die der Funktion der Brennstoffzelle abträglich sein können. Außerdem soll das reaktive Mischen im Pressmischer als alternative Compounding-Technologie erprobt werden. Der im Rahmen dieses Projektes entwickelte Dichtungswerkstoff soll abschließend auf einer kommerziellen metallischen Bipolarplatte integriert und deren Funktion im Betrieb validiert werden. - Modifizierung von Polyolefin-Kautschuk für die Anwendung in der PEFC o Grafting der Einzelkomponenten o Entwicklung der Kondensations- und Additionsvernetzung o Reaktives Mischen - Erprobung von Haftvermittler für additionsvernetzende Polymere - Haftungsoptimierung der metallischen Substratkomponente - Elastomere Spritzgießtechnologie im Injection Moulding Verfahren - Erprobung und Validierung des Dichtungswerkstoffes unter Brennstoffzellenbedingungen - Applikation der Dichtung auf der metallischen Bipolarplatte eines PEFC-Brennstoffzellenstacks und Erprobung im anwendungsnahen Betrieb.
In Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC) werden Dichtungen eingesetzt um Medienräume gegeneinander und zur Umgebung hin abzudichten. Die Umgebungsbedingungen in Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Werkstoffe. Es müssen daher technisch leistungsfähige Werkstoffe eingesetzt werden und gleichzeitig die ambitionierten Kostenziele, insbesondere für die Anwendung in mobilen Anwendungen, eingehalten werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen müssen neue Werkstoffe entwickelt werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen auf Basis von Polyolefinen (z.B. EPDM) vor allem alternative Reaktionsmechanismen zur Vernetzung gefunden werden, mit denen Prozesszeiten erreicht werden können die zur Erreichung der Kostenziele erforderlich sind. Die bisher v.a. eingesetzte radikalische Vernetzungsreaktion von EPDM muss dabei ersetzt werden, da dadurch Nebenprodukte entstehen, die der Funktion der Brennstoffzelle abträglich sein können. Außerdem soll das reaktive Mischen im Pressmischer als alternative Compounding-Technologie erprobt werden. Der im Rahmen dieses Projektes entwickelte Dichtungswerkstoff soll abschließend auf einer kommerziellen metallischen Bipolarplatte integriert und deren Funktion im Betrieb validiert werden. Der Anteil von Gummiwerk KRAIBURG besteht in der Material- und rezepturtechnischen Unterstützung während der Entwicklungsphase. Dazu wird prozesstechnisches Know-How aus dem Compoundierung von Kautschuk-Materialien einfließen. Weitere Schwerpunkte liegen in der rheologischen und technischen Beurteilung der Entwicklungsergebnisse hinsichtlich der wirtschaftlichen Herstellung der neuen Rezepturen sowie im finalen Scale-Up in eine wirtschaftlich nutzbare Größenordnung.
Biopolymere werden in der Industrie bereits zur Herstellung von Produkten eingesetzt. Dabei kommen beispielsweise Verfahren wie Spritzguss-, Extrusion-, Schmelzspinn- und Pressverfahren zum Einsatz. Der Materialpreis von Biopolymeren ist im Vergleich zu Polyolefinen jedoch oft höher, so dass ihr Einsatz- und Wertschöpfungspotenzial bisher gering ist.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Biopolymeren für die Fertigung von Funktionsmodellen und Prototypen. Im Berichtszeitraum wurde die Herstellung von Prüfkörpern und Funktionsmodellen im Vakuumgussverfahren und in Sinterverfahren untersucht. Dabei wurde die teilweise und vollständige Substitution von Polyolefinen durch Biopolymere realisiert und die Werkstoffeigenschaften bestimmt. Auf Grund der veränderten Materialzusammensetzung war eine Anpassung der Verfahrensparameter notwendig.
Das Kooperationsprojekt wird in Zusammenarbeit mit dem BECKMANN-INSTITUT für Technologieentwicklung e. V. und den Industriepartnern, der Fa. PTZ-Prototypenzentrum GmbH sowie der Fa. 3D-Mectronik durchgeführt.