TICOB – Kostengünstige und hochperformante Titan-Composite-Bipolarplatten für Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseure

Aktuell machen die strukturierten Bipolarplatten, welche neben der katalysatorbeschichteten Membran (CCM) und der porösen Transportschicht (PTL) eine zentrale Komponente innerhalb eines Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse-Stacks darstellen, mit gut der Hälfte der Stack-Kosten den größten Kostenpunkt aus. Dies liegt vor allem an den hohen Materialkosten von reinem Titan und den Herstellungskosten für die gefrästen Flussfelder.

In dem Vorhaben TiCoB sollen neuartige Titan-Composite Bipolarplatten für PEM-Wasserelektrolyseure entwickelt und optimiert werden, bestehend aus Titan-Pulver als Additiv in einer Polymermatrix. Dadurch sollen sowohl die Materialkosten von reinem Titan erheblich reduziert als auch die typische Struktur der BPP kostengünstiger hergestellt werden können. Die aufwändigen Prozessschritte zur Strukturierung (Fräsen, Ätzen und Polieren) unter Materialverlust sollen durch die neue Materialklasse entweder vollständig entfallen oder wegen guter Bearbeitbarkeit vergleichsweise problemlos werden.

Technische Herausforderungen sind die im Vergleich zu Titan geringere spezifische Leitfähigkeit und die höhere Gaspermeabilität des Verbundwerkstoffs. Das ISFH wird schwerpunktmäßig an Beschichtungen der Titan-Composite-Bipolarplatte und Modifikationen des Titanpulvers arbeiten zur Verbesserung der spezifischen Leitfähigkeit, der Kontaktfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Dazu werden physikalische, elektrochemische und allgemein materialwissenschaftliche Untersuchungen am Verbundwerkstoff und der metallischen Phase durchgeführt sowie elektrochemische Schnelltests an planen Titan-Composite BPP ohne und mit Beschichtung durchgeführt.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden letztlich dazu beitragen die Wasserstoffgestehungskosten zu senken, um einen breiten Einsatz der Technologie zu ermöglichen.