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13.01.2025
Frühzeitig an die Dichtung denken
In einem Whitepaper beleuchtet Graebener Bipolar Plate Technologies die entscheidenden Faktoren für eine erfolgreiche Produktion von metallischen Bipolarplatten. In dieser „Roadmap für die Zukunft des Wasserstoffmarktes“ kommen zwei Freudenberg-Experten in einem ausführlichen Interview zu Wort: Jürgen Emig, Director Pre-Product Development Hydrogen Applications, und Dr. Dominik Kraus, Head of Stamping Technology.
Eine der wesentlichen Aussagen der beiden Experten lautet: Die entscheidende Rolle von Dichtungen bei der Herstellung von Bipolarplatten wird bislang zu wenig beachtet: Sie sollten, so der Appell der beiden Experten, idealerweise schon vor der Erstellung eines Bipolarplatten-Designs berücksichtigt werden. „Das Thema Dichtung wurde bislang oft unterschätzt – und auch die Tatsache, dass man mit in Katalogen verfügbaren Standardteilen nur bedingt arbeiten kann. Uns ist sehr wichtig, dass uns die Kunden bereits einbinden, bevor sie in das Werkzeug für die Platte investieren“, unterstreicht Emig. Denn, so Kraus: „Aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten handelt es sich bei der metallischen Bipolarplatte um eine hochkomplexe Komponente.“
Dementsprechend anspruchsvoll gestalten sich Dichtungslösungen. Um in puncto dauerhaft verlässlicher Dichtwirkung, Medienbeständigkeit und Permeation zu punkten, müssen in der Regel Dichtungsmaterialien und -designs neu konzipiert werden. Dabei verzeichnet Freudenberg Sealing Technologies bereits beachtliche Erfolge. „Man denkt häufig zuerst an Silikon, aber wenn es um Lebensdauer geht, reicht Silikon nicht aus. Für Hochtemperatur-Brennstoffzellen eignet sich Silikon beispielsweise überhaupt nicht. Aus dem Grund haben wir eigene Materialien speziell für die Anwendung Brennstoffzelle entwickelt“, führt Emig aus. 35 FCPO 100 heißt eine Eigenentwicklung, die Flüssigsilikon in der Verarbeitung ähnlich ist. 70 FKM 256261 ist ein Werkstoff, den das Unternehmen gezielt auf die Bedarfe der PEM-Elektrolyse und der Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzelle entwickelt hat.
Besonders herausfordernd ist, dass verschiedene Elektrolyse- und Brennstoffzellentechnologien parallel existieren und bisher in keiner davon Standards gesetzt sind. „Hinsichtlich des Plattendesigns ist der Markt aktuell kaum standardisiert“, beschreibt Kraus die Situation. Notwendig wären daher durchgängig gültige Festlegungen beim Plattendesign, die die Dichtungsapplikation vereinfachen und somit den Prozess beschleunigen. In den Worten Emigs: „Das Abdichten von 3D-Strukturen ist eine Herausforderung. Wenn man da bestimmte Anforderungen berücksichtigt und standardisiert, dann sind die Chancen für eine robuste Abdichtung sehr groß. Es ist wünschenswert, dass man die Designmerkmale stärker standardisiert, dann könnten wir vielleicht jetzt schon viel höhere Stückzahlen günstiger fertigen.“
Im Graebener-Interview nennt er eine weitere Aufgabenstellung: „Unsere Kunden möchten die Platte aus einer Hand bekommen – die ,Assembly-Ready-Plate‘ mit Dichtung.“ Als wesentlicher Pluspunkt kommt Freudenberg Sealing Technologies dabei sein verfahrenstechnisches Know-how zugute. „Langfristig brauchen wir Fertigungsprozesse mit hohen Qualitätsstandards, um den Marktanforderungen bezüglich Kosten und Ausbringung gerecht zu werden. Unsere Kunden wissen, dass wir hochvolumige Szenarien erfüllen können. Wir sind seit vielen Jahren erfolgreich in der Automobilbranche aktiv und erfüllen die Qualitätsstandards, die die Automobilindustrie fordert.“ Auch bei der Definition von Dichtungsstandards für Bipolarplatten könnten die hohen Qualitätsvorgaben der Automobilbranche Orientierung bieten.
Die Entwicklungszeiten beim Thema Wasserstoff sind allerdings kürzer als in der Fahrzeugbranche. Umso wichtiger sind aussagekräftige Testmöglichkeiten in Laboren und Prüffeldern, in die Freudenberg Sealing Technologies aktuell investiert. Das Credo der ganzheitlichen Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Unternehmens lautet: Wir wollen die ganze Zelle verstehen!
Der Austausch und die Zusammenarbeit mit Graebener sind dabei wertvolle Bausteine. „Ehe die Serienreife erreicht ist, durchläuft man gemeinsam mit dem Kunden zahlreiche Iterationsschleifen. Es ist daher von großem Vorteil, auf entsprechendes Equipment zur Fertigung von Prototypen und Kleinserien zugreifen zu können“, erklärt Kraus. Graebener bietet Freudenberg Sealing Technologies diese Möglichkeiten in partnerschaftlicher Entwicklungszusammenarbeit.
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