Fraunhofer-Umforminstitut IWU und Profiroll wollen mit neuer Maschine Kosten für Bipolarplatten halbieren

Chemnitz, 2. April 2024. Damit Wasserstoff-Antriebe für Laster, Flugzeuge und Schiffe billiger werden, haben sächsische Ingenieure aus Chemnitz und Bad Düben eine neue Walz-Prägemaschine entwickelt, mit der sich eine wichtige Kernkomponente für Brennstoffzellen und Elektrolyseure schneller und preiswerter als bisher herstellen lässt: Die „BPP-Flexroll“ soll Bipolarplatten (BPP) künftig ähnlich wie beim Zeitungsdruck im Rollenverfahren produzieren, statt sie einzeln zu prägen. Dies soll die Herstellungskosten für die Bipolarplatten halbieren. Das hat das „Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik“ (IWU) Chemnitz mitgeteilt, das die neuartige Anlage gemeinsam mit der Firma „Profiroll Technologies“ aus dem sächsischen Bad Düben entwickelt hat.

Zwei Seiten einer Medaille: Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Brennstoffzellen und Elektrolyseure sind gewissermaßen wie zwei Seiten einer Medaille: Elektrolyseure spalten Wasser unter Stromzufuhr in Sauer- und Wasserstoff auf – letzterer soll nach dem Willen der Bundesampel in Zukunft anstelle von Erdgas Kraftwerke versorgen, Häuser heizen und schwere Fahrzeuge antreiben. Dies wiederum ist unter anderem mit Brennstoff-Zellen möglich, die den Elektrolyseur-Prozess umkehren und aus Wasserstoff Strom gewinnen, wobei im besten Fall nur Wasser als Abprodukt entsteht. Daher sind beide Systeme ähnlich aufgebaut. Ihr Herzstück ist ein Reaktorstapel („Stack“), der wiederum aus zahlreichen Elektroden, Bipolar-Platten, Membranen und anderen Bauteilen besteht.

Endlosbetrieb statt Einzelmodus

Die mit Leitungssystemen geprägten Bipolarplatten organisieren dabei den Transport von Wasser- und Sauerstoff und kühlen den Stapel. Bisher prägen Maschinen diese Gastransportsysteme meist einzeln auf vorher zugeschnittene Stahlbleche. In der „BPP-Flexroll“-Anlage ist das anders: Zwei Hohlpräge-Walzen prägen im „Endlos“-Betrieb die Stahlbänder, die von einer Rolle abgerollt werden. Erst hinterher wird das Stahlband zu einzelnen Platten zurechtgeschnitten. Und erst wenn die Rolle leer ist, muss die Maschine kurz pausieren.

„Kognitive Umformmaschine“ überwacht sich selbst

„Unser Hohlprägewalzverfahren hat das Potenzial, die diskontinuierlichen Prozessketten durch ein kontinuierliches Verfahren abzulösen, das ohne Verfahrenspausen auskommt und damit eine hohe Stückzahlausbringung erlaubt“, meint Stefan Polster, der im IWU die Gruppe „»Blechbearbeitung und Werkzeugauslegung“ leitet. „Ein Vorteil des Hohlprägewalzens sind insbesondere die höheren Prozessgeschwindigkeiten. Pro Minute lassen sich bis zu 120 BPP-Halbplatten fertigen“, ergänzt IWU-Gruppenleiter Robin Kurth für Umformmaschinen. Gemeinsam mit „Profiroll Technologies“ haben die Fraunhofer-Ingenieure nun eine prototypische Maschine gebaut, die laut IWU einer Industrieanlage für die Massenproduktion schon recht nahe kommt. Um noch mehr Leistung und Zuverlässigkeit aus der „BPP-Flexroll“ herauszukitzeln, haben die Entwickler ihre Maschine zudem mit Sensoren und Auswerte-Elektronik gespickt, so dass sie sich selbst überwachen kann – „kognitive Umformmaschine“ nennen die Forscher dies.

Auch andere Fraunhofer-Institute wollen Wasserstoff-Technik verbilligen

Die „BPP-Flexroll“-Maschine ist im Übrigen Teil einer größeren Fraunhofer-Initiative, an der unter anderem auch das Dresdner Fraunhofer-Strahlinstitut IWS beteiligt ist. Sie zielt darauf, die Produktionskosten auch anderer Komponenten von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren in Europa deutlich zu senken. Dazu gehören beispielsweise die Endlos-Beschichtung der Elektroden-Platten mit besonders effizienten Materialien, Laser-Fügetechniken und dergleichen mehr.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Fraunhofer-IWU, Oiger-Archiv,Wikipedia

 

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