Im Rahmen des Projektes sollen erstmalig Bipolarplatten auf Basis des chemisch sehr stabilen Werkstoffes Polyphenylensulfid in einer aktiven Größe von 227 x 114 x 1,35 mm inklusiver aller benötigten Strukturen spritzgießtechnisch in einem Arbeitsgang zur Anwendung in Hochtemperatur-Brennstoffzellen realisiert werden. Die Schlüsselstelle zur erfolgreichen Realisierung stellt dabei das Zusammenspiel einer speziell angepassten Spritzgießmaschine mit der Kerninnovation im Projekt - dem 'Induktions-Sandwichboden-Spritzgießwerkzeug' - und den dafür maßgeschneiderten Werkstoffen dar. Zunächst beginnen parallele Arbeiten an der Materialentwicklung der Compounds durch das ZBT und die Entwicklung eines induktiv variothermen Spritzgießwerkzeugs inklusive unterschiedlicher Formeinsätze durch Dr. Schneider. Es folgen die Abmusterung und systematische Untersuchung der neuen Compounds und Spritzgießformen durch das ZBT sowie in-situ Tests mit drei zeitlich aufeinander folgenden Generationen von Bipolarplatten durch fischer eco solutions. Die drei Plattengenerationen werden ausgehend von ersten heißgepressten blank plates hin zu serientauglich produzierbaren Bipolarplatten durch das ZBT hergestellt und durch fischer eco solutions weiterverarbeitet und schlussendlich durch Tests in BZ-Stacks und Systemen qualifiziert. Die letzte Generation an Bipolarplatten wird auf einem neuen, optimierten Spritzgießwerkzeug von Dr. Schneider hergestellt, welches die Serientauglichkeit des Prozesses nachweisen soll. Abschließend folgt eine wirtschaftlich-technische Bewertung aller Prozesse gegenüber den konkurrierenden Verfahren.
1. Vorhabensziel: In der Vergangenheit wurden von Volkswagen bereits Brennstoffzellenstapel mit der Hochtemperatur MEA Technologie sowie kleinere Stapel mit der Niedertemperatur MEA Technologie aufgebaut. Durch den vollzogenen Strategiewechsel zur NT Technologie ergibt sich die Notwendigkeit, einen eigenen NT Stapel zu entwickeln, der sowohl in Konstruktion als auch Materialauswahl den Ansprüchen eines Massenmarktes in Bezug auf Masse, Volumen und Kosten gerecht wird. Ziel des Projektes ist dabei, einen großen Teil der Wertschöpfungskette bis hin zum eigentlichen Stapelaufbau mit langfristigem Fokus in Deutschland darzustellen und damit erstmals die Grundlage für einen deutschen Stapelhersteller aufzubauen. Zusätzlich soll im Rahmen des Projekts eine inländische Alternative zu den leistungsmäßig überlegenen nordamerikanischen MEAs geschaffen werden. 2. ArbeitsplanungAP1 - Festlegung Bauteilspezifikationen / AP2 - Stapelkonstruktion / AP3 - Festlegung Messparameter / AP4 - GDL Anpassung / AP5 - Korrosionsuntersuchungen Bipolarplatten / AP6 - Stapelaufbau + Montage / AP7 - Prüffeldbetrieb /AP8 - GDL Entwicklung und Herstellung / AP9 - Dichtungsentwicklung und -herstellung / AP10 -Katalysatorentwicklung / AP11 - MEA Entwicklung / AP12 - Bipolarplattenentwicklung und -fertigung / AP13 -Kostenanalyse / AP14 - Beurteilung Übertragbarkeitspotential / AP15 - 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.
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.
Für den zukünftigen Einsatz von Brennstoffzellen auf Schiffen sowie mobilen Anwendungen ist bei der HT-PEFC die Steigerung der Leistungsdichte von zentraler Bedeutung. In Pa-X-ell 2 liegt der Fokus auf der Analyse der Leistungslimitierung bestehender Systeme. Mit Hilfe von Impedanzspektroskopie können Optimierungspotenziale der Leistungsfähigkeit der Stacks identifiziert werden. Die Steigerung der Leistungsdichte wird beispielsweise durch die Entwicklung metallischer Bipolarplatten erreicht. Hierzu werden zwei verschiedene Produktionsverfahren hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Mittels geeigneter Analysemethoden erfolgt eine Optimierung der Prozessparameter bei der Herstellung. Durch experimentelle Arbeiten erfolgt der Nachweis der Einsatzfähigkeit. Zur Steigerung der Energiedichte, ist es erforderlich den Kraftstoff für die Brennstoffzellensysteme in reiner Form zu tanken und das Wasser für die Dampfreformierung aus den Abgasen der Brennstoffzelle zu generieren. Hierzu werden Simulationsarbeiten zur Integration und Optimierung eines Wasserrückgewinnungssystems durchgeführt. In diesem Kontext wird der Kraftstoff Methanol mit LNG verglichen.
Ziel des Gemeinschaftsprojektes BePPel ist die Definition und Standardisierung der Messung physikalischer Parameter und hier insbesondere elektrischer Leitfähigkeiten sowie Kontaktwiderstände (in-plane und through-plane) an graphitischen und metallischen Bipolarplatten in Niedertemperatur- (NT) und Hochtemperatur-Anwendungen (HT) in Brennstoffzellensystemen sowie in Elektrolysesystemen. Ziel des Teilvorhabens von Fraunhofer ist die Charakterisierung des Korrosionsverhaltens in Ex-situ-Tests und die Bestimmung von Kontaktwiderständen, der Materialbeständigkeit und der Stromflussverteilung. Das Teilvorhaben des Fraunhofer ISE gliedert sich in folgende Arbeitspakete: a) Elektrochemische Messungen b) Bestimmung der Kontaktübergangswiderstände c) Auslagerungsversuche Das Teilvorhaben des Fraunhofer ICT gliedert sich in folgende Arbeitspakete: d) Elektrochemische Messungen e) Bestimmung von in-plane und through-plane Leitfähigkeiten f) Untersuchung des Einflusses von polymerreichen Schichten bei spritzgegossenen Bipolarplatten g) Untersuchung der Relevanz von Leitfähigkeitsbestimmung entlang der Prozesskette zur Herstellung h) Untersuchungen zur Stromverteilung i) Erstellung eines Stromflussmodells und Ableitung geeigneter Kenngrößen für QS Messungen j) Validierung in Einzelzelltests.
| 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 |