Verbundprojekt: ProStrom - Produktions- und strukturoptimiertes Metall-Strömungsfeld für Bipolarplatten; Teilvorhaben: Simulationsgestützte Auslegung und Fertigung der Bipolarplattenmodule mit Streckmetalleinsatz
Zeitraum
2020-09-01 – 2024-05-31
Bewilligte Summe
372.264,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETB026A
Leistungsplansystematik
Brennstoffzelle - PEMFC [EA2251]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Mit einem neuen Ansatz für die Optimierung von Strömungsstrukturen für ein Bipolarplattenmodul soll die Steigerung des Wirkungsgrads bzw. der Leistungsdichte der Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMBZ) ermöglicht werden und durch die Verwendung eines adaptierten Fertigungsverfahrens der Übertrag zu einem kosteneffizienten massenfertigungstauglichen Prozess gelingen. Um in mobilen Anwendungen hohe Wirkungsgrade eines Brennstoffzellensystems zu ermöglichen, sind aufgrund des limitierten Bauraums hohe Stack-Leistungsdichten notwendig. Dies wird in der Regel durch die Verwendung von metallischen Bipolarplatten erzielt. Die weitere notwendige Steigerung von Wirkungsgrad und Leistungsdichte eines Brennstoffzellen-Stacks ist aufgrund der Fertigungsrandbedingungen von umzuformenden Metallfolien nur schwer möglich. Durch einen Technologiesprung von klassischen Kanalstrukturen zu dreidimensionalen Strömungsstrukturen kann dies jedoch gelingen. Dreidimensionale Strömungsstrukturen sollen deshalb in diesem Vorhaben für hohe Leistungsdichten optimiert und gezielt für die massenfertigungstaugliche Produktion entwickelt werden. Ein geeignetes Herstellungsverfahren für derartige dreidimensionale Strömungsstrukturen ist die Streckmetallfertigung. Hier können feine regelmäßige Geometrien präzise gefertigt werden. Innerhalb des Vorhabens werden die optimierten Strömungsstrukturen simuliert, hergestellt, experimentell getestet und bewertet. Die generierten dreidimensionalen Strömungsstrukturen werden auf eine anwendungsnahe Bipolarplattenplattform übertragen, um spezifische Fertigungsprozesse zu entwickeln. So können Stacks mit den optimierten Bipolarplattenmodulen gefertigt, aufgebaut und getestet werden. Damit kann die Leistungsdichte des Stacks sowie das Herstellungsverfahren bewertet werden.