Im Rahmen des Forschungsprojekts "AKS-Bipolar" sollen Lösungen zur Echtzeit-Qualitätskontrolle in der Produktion metallischer Bipolarplatten für den Einsatz in Brennstoffzellen entwickelt werden. Ziel ist es, die Stückzahlen der Brennstoffzellenproduktion zu erhöhen und zugleich die Effizienz im Produktionsprozess zu steigern.
Um den Ausbau der Elektromobilität im Personen- und Nutzkraftwagenverkehr voranzutreiben, spielen Brennstoffzellen und deren Entwicklung eine entscheidende Rolle. Im Zentrum des Forschungsvorhabens stehen Optimierungsmöglichkeiten der Bipolarplatten-Produktion. Ziel ist es, den Ausschuss im Produktionsprozess von metallischen Bipolarplatten zu reduzieren und zugleich die Bereitstellung ausreichend hoher Stückzahlen zur Umsetzung der Energiewende zu gewährleisten.
Bipolarplatten zählen zu den zentralen Bestandteilen moderner Brennstoffzellen. Die stapelartig angeordneten Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) sind für die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie innerhalb der Brennstoffzelle verantwortlich. Je nach Typ und Größe sind in modernen Brennstoffzellensystemen Stückzahlen zwischen 300 und 600 verbaut. Aktuell lässt sich ein Wandel von Bipolarplatten aus Graphit hin zu ihrem metallischen Pendant beobachten. Zur Herstellung von Bipolarplatten aus Metall sind spezielle Umformtechniken notwendig, die jedoch anfällig für Prozessfehler sind, wie beispielsweise schwankende Prozessparameter oder Falten und Wölbungen.
Um die Qualitätsprüfung im Herstellungsprozess metallischer Bipolarplatten zu verbessern, wird im Projekt "AKS-Bipolar" (Aktive Prozesskontrolle bei der Serienfertigung hochpräzise geprägter Bipolarplatten) ein Gesamtsystem zur aktiven Prozesskontrolle und Qualitätssicherung entwickelt. Die Ergebnisse des Projekts sollen anschließend mittels eines Demonstrators an einem konkreten, industriellen Fertigungsbeispiel nachgewiesen werden. Dazu ist der Aufbau eines Experimentalsystems geplant – zunächst im Labor- und später im Industriemaßstab. Beteiligt sind Wissenschaftlerinnern und Wissenschaftler der Universität Stuttgart, des Fraunhofer Instituts für Physikalische Messtechnik in Freiburg sowie der Firmen thyssenkrupp System Engineering und Chemische Werke Kluthe. Die Fördermittel in Höhe von 1,43 Millionen Euro werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Linie trilateraler Transferprojekte bereitgestellt.
Quelle: Universität Stuttgart
