Schaeffler entwickelt neue Generation von Bipolarplatten für Brennstoffzellenantriebe mit höherer Leistungsdichte

Schaeffler hat eine neue Generation metallischer Bipolarplatten mit neuartigem Design und innovativem Beschichtungssystem entwickelt. Die neuen Platten von Schaeffler ermöglichen eine Leistungsdichte des Brennstoffzellenstacks von 4,6 kW pro Liter Brennstoffzellenvolumen (einschließlich Endplatten und Kompressionshardware).

Brennstoffzellenstacks, die mit den neuen Schaeffler-Platten hergestellt werden, können eine um etwa 20 % höhere Leistungsdichte erreichen als Stacks, die mit Platten der vorherigen Generation hergestellt wurden.

Brennstoffzellenstacks mit neuen metallischen Bipolarplatten von Schaeffler übertreffen die Leistungsdichte von Stacks mit Platten der Vorgängergeneration um etwa 20 %. Foto: Schaeffler (Daniel Karmann)

In einer eigens dafür errichteten Pilotfertigungsanlage in Herzogenaurach fertigt das Unternehmen die neuen Platten nun in Auflagen von bis zu mehreren Zehntausend Stück für den Einsatz bei internationalen Fahrzeugherstellern in der Prototypen- und Kleinserienfertigung.

Die von Schaeffler entwickelten Platten verfügen über ein neues, für die Großserienproduktion optimiertes Design und nutzen ein innovatives Beschichtungsverfahren für eine lange Lebensdauer der Brennstoffzelle.

Auch bei Antriebssystemen für Nutzfahrzeuge investiert Schaeffler in Wasserstoff, insbesondere für Langstreckenanwendungen. Wir entwickeln sowohl einzelne Komponenten als auch komplette Subsysteme für Brennstoffzellen und bereiten deren vollständige Industrialisierung vor.

Die vollautomatisierte Anlage ist Teil des Schaeffler-Kompetenzzentrums für Wasserstoff, zu dem auch umfangreiche Prüfgeräte gehören. Die Anlage ist so konzipiert, dass damit auch Großplatten hergestellt werden können, wie sie für Elektrolyseure verwendet werden. Schaeffler sorgt damit sowohl für nachhaltige Bewegung als auch für die nachhaltige Versorgung mit grünem Wasserstoff.

Schaeffler soll Anfang 2024 unter dem Namen Innoplate, einem Joint Venture mit Symbio, im französischen Haguenau mit der Produktion von Bipolarplatten beginnen.

Schaeffler hat ein innovatives Design entwickelt, das die Oberfläche der Platte optimal nutzt. Je feiner und präziser die Strukturen auf der Bipolarplatte sind, desto effizienter ist die Platte.

Für Fahrzeuganwendungen werden mehrere Hundert dieser Platten übereinander geschichtet und jeweils durch eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA) getrennt, um einen Stapel zu bilden. Die Platten machen bis zu 80 % des Stapelgewichts und bis zu 65 % seines Volumens aus. Stacks aus bis zu 400 dieser Zelleinheiten haben eine Gesamtleistung von bis zu 140 kW – genug für leichte Nutzfahrzeuge. Schwere Nutzfahrzeuge bis 40 Tonnen benötigen in der Regel zwei Stapel.

Ein weiteres Merkmal der metallischen Bipolarplatten von Schaeffler ist das verwendete Beschichtungssystem. Der Zweck von Beschichtungen besteht darin, über die gesamte Lebensdauer der Brennstoffzelle eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Die Lösung von Schaeffler heißt „Enertect“ – eine Familie von Hochleistungsbeschichtungssystemen, die speziell für Bipolarplatten entwickelt wurden. Je nach Kundenanforderung können die Beschichtungen auf maximale Plattenlebensdauer, minimalen CO2-Fußabdruck oder ein optimiertes Preis-Leistungs-Verhältnis ausgelegt werden.

Dank unserer Kompetenzen in der Oberflächentechnik sind wir in der Lage, jedem Kunden eine anwendungsspezifische Beschichtungslösung anzubieten. Dies bedeutet, dass wir die Anforderungen jedes Kunden hinsichtlich der Ausgewogenheit von Kosten, Leistung und herstellungsbedingten CO2-Emissionen erfüllen können.

Die Beschichtungen werden mit einer speziell angepassten und fein abgestimmten Variante des PVD-Verfahrens (Physical Vapour Deposition) aufgebracht, das Schaeffler seit Jahren erfolgreich bei der Produktion von Millionen und Abermillionen hochbelasteter Ventiltriebkomponenten einsetzt.

Um Brennstoffzellen gas- und wasserdicht zu machen, was unter Qualitäts- und Sicherheitsgesichtspunkten unerlässlich ist, verwendet Schaeffler entweder Spritzguss- oder Siebdruckdichtungen oder je nach Anforderung ein spezielles, selbst entwickeltes Laserschweißverfahren.

Gepostet am 19. August 2023 in Brennstoffzellen, Wasserstoff, Fertigung, Markthintergrund | Permalink | Kommentare (0)