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Zwei Männer stehen in einer Fabrik und unterhalten sich.
03.12.2024

Perfekte Brennstoffzellendichtungen rasch integriert

Für den Schwerlastverkehr ist die Brennstoffzelle eine sinnvolle Antriebstechnologie. In ihr erfüllen Dichtungen wichtige Aufgaben. Neben der Auswahl des richtigen Werkstoffs sind bei der Produktion integrierte Lösungen gefragt.

Jürgen Emig und Dr. Alexander Hähnel glauben an die Brennstoffzelle und an deren Erfolgsaussichten. Schließlich hat sie das Zeug dazu, Industriesektoren zu dekarbonisieren – und Vorteile gegenüber alternativen Antriebsarten. „Die Brennstoffzelle erlaubt größere Reichweiten als batteriebetriebene Fahrzeuge und sie hat einen besseren Wirkungsgrad als synthetische Kraftstoffe“, betont Hähnel, Werkstoffspezialist bei Freudenberg Sealing Technologies. „Daneben sind die Energiekosten bei der Brennstoffzelle pro gefahrenem Kilometer etwa 50 Prozent niedriger als bei E-Fuels.“ Wenn es um den Durchbruch der Brennstoffzelle geht, dann sehen beide ihn gleichwohl zunächst im Schwerlastverkehr und bei stationären Einrichtungen. Emig, Director Pre-Product Development Hydrogen Applications bei Freudenberg Sealing Technologies, weiß: „Im Gegensatz zum Pkw gibt es bei Trucks, Bussen, Baumaschinen, Logistikfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen schon einen sehr interessanten Markt.“

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Wir kennen die Brennstoffzellentechnologie in- und auswendig. Wir wissen, worauf es bei den Dichtungen ankommt.

Jürgen Emig, Director Pre-Product Development Hydrogen Applications bei Freudenberg Sealing Technologies

Skaleneffekte dank integrierter Dichtungslösungen

Ein wichtiger Erfolgsfaktor bei Brennstoffzellen ist deren wirtschaftliche Herstellung. Ein Stellhebel: die rasante Integration Hunderter Dichtungen in die Brennstoffzellen-Stacks. „Wir sind in der Automobilbranche dafür bekannt, unsere Produkte in hohen Stückzahlen prozesssicher zu fertigen“, so Emig. „Genau darauf kommt es den Herstellern von Brennstoffzellen auch bei den von ihnen benötigten Dichtungen an.“ Denn die Branche will bereit sein, wenn die Nachfrage nach Brennstoffzellen anzieht. Um die notwendigen Skaleneffekte zu erzielen, sind die filigranen Dichtungen zudem automatisiert auf den Bipolarplatten, Kunststofffolien oder Gasdiffusionslagen der Brennstoffzellen aufzubringen. Bislang erfolgt dies in einzelnen Prozessschritten. Freudenberg Sealing Technologies kann die Dichtungen dahingegen per Spritzguss direkt auf die vom Kunden bevorzugten Substrate applizieren. „Da wir auch Bipolarplatten und Gasdiffusionslagen anfertigen können, bekämen die Abnehmer von uns alles aus einer Hand“, sagt Hähnel. Integrierte Lösungen wie die aufgespritzten Dichtungen werden jedenfalls nötig sein, um kostengünstig hohe Taktzahlen zu realisieren und Ausschuss zu vermeiden.

Zum Problemlöser konnte Freudenberg werden, da sich das Unternehmen seit mehr als 20 Jahren intensiv mit der Brennstoffzellentechnologie befasst. Selbst dann, als der allgemeine Hype um sie zwischenzeitlich abebbte. „Wir kennen die Technologie in- und auswendig. Wir wissen deshalb, worauf es bei den Dichtungen ankommt“, sagt Emig. Und so bedient das Unternehmen die komplette Brennstoffzellenperipherie mit Komponenten. Von Ventildichtungen bis zum Druckausgleichselement DIAvent®. In den Stacks dichten Gaskets einzelne Zellen beziehungsweise Bipolarplatten gegeneinander ab. So tritt weder Wasserstoff aus, noch dringen andere Medien ungewollt in die Brennstoffzelle ein.

Hochleistungsfähiges Elastomer

Worauf es bei den Dichtungen noch ankommt, ist das richtige Material. „Wir haben mit Fuel Cell Polyolefin (FCPO) einen Werkstoff kreiert, der heute serienmäßig in Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen verbaut wird“, sagt Hähnel. Die Stärken von FCPO sprechen für sich. Denn FCPO ist permeationsdicht. Selbst die kleinen Wasserstoffmoleküle können ihn nur langsam durchwandern. Zudem reagieren Brennstoffzellen sehr sensibel auf schädliche Substanzen, wie sie sich oft in Kautschukmischungen finden. Aus den Dichtungen gelangen diese Substanzen dann allmählich in die Brennstoffzelle, was deren Leistung mindert. FCPO enthält keine schädlichen Substanzen. Auch ist das Elastomer im Gegensatz zu gängigen Silikonlösungen langlebiger und widersteht Temperaturen bis 120 Grad Celsius, gerade in Kontakt mit Wasser und typischen Kühlmedien. Ein weiteres Plus: Wenn FCPO auf die Bipolarplatte aufgebracht wird, dann ist eine Überkopfmontage möglich (Verliersicherung) – sogar ohne Haftvermittler. Das Material selbst bietet ausreichende Haftung, verklebt aber nicht mit den anderen Bauteilen. So erfüllt es jetzt schon die Forderung an ein sortenreines Recycling. Mit FCPO und cleveren Integrationsideen ist Freudenberg Sealing Technologies Wegbereiter für den Bau von Brennstoffzellen zu wettbewerbsfähigen Preisen.


Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und -märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.

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