Erweiterte Betrachtung des Perkolationsverhaltens elektrisch leitfähiger Compounds für Bipolarplatten in PEM-Brennstoffzellen

Der Zusammenhang zwischen dem Thema „Brennstoffzelle“ und dem weiteren Titel der Dissertation ist auf den ersten Blick vielleicht nicht ersichtlich. Zwar lassen die Begriffe „Compounds und Bipolarplatte“ den Bezug zum Thema erahnen, doch was genau bedeutet „Erweiterte Betrachtung des Perkolationsvehaltens“ für die Brennstoffzellen-Technologie und deren Fortschritte in Richtung einer Markteinführung? Der Begriff „Perkolationsverhalten“ steht hier für die Ausbildung elektrischer Leitfähigkeit durch das Einbringen von leitfähigen Füllstoffen in nichtleitende Polymere mit dem Ziel, ideal verarbeitbare und hochleitfähige Compoundformulierungen für serienfertigbare Bipolarplatten in PEM-Brennstoffzellen zu entwickeln. Der Begriff „erweitert“ soll an dieser Stelle unterstreichen, dass Erkenntnisse über das Wechselwirken dieser Füllstoffe in Polymeren gewonnen werden konnten, die in wissenschaftlicher Hinsicht neu sind und darüber hinaus für die Brennstoffzellen-Technologie einen deutlich kostensenkenden und somit wichtigen Schritt in Richtung Markteinführung bedeuten können. Erweiternd zum Stand der Technik wurde gezeigt, dass auch im extrem überperkolativen Füllstoffbereich signifikante Widerstandsveränderungen der Compounds stattfinden, die letztlich unabhängig vom verwendeten Füllstoff sind. Dieser Zusammenhang erlaubt durch gezieltes Ausnutzen der richtigen Füllstoffe einen um eine Größenordnung gesteigerten Massedurchsatz bei der Compoundherstellung bei gleichzeitiger Halbierung der Füllstoff-Bezugskosten. Das Qualitätsmerkmal „elektrische Leitfähigkeit“ ist davon unberührt. Die im Rahmen dieser Arbeit zusammengetragenen Ergebnisse legen somit die Basis für eine wirtschaftliche Produktion elektrisch leitfähiger Compounds für Bipolarplatten. Dieser Umstand spiegelt sich auch darin wider, dass die am ZBT entwickelten Formulierungen inzwischen durch die Fa. Ensinger Compounds GmbH kommerziell vertrieben werden und durch namhafte Bipolarplatten-Hersteller als compoundbasierte Bipolarplatten dem Markt zur Verfügung stehen. Die Rückmeldungen seitens der Anwender sind insbesondere im Bereich der spritgießbaren Hochtemperatur-Compounds auf Basis von Polyphenylensulfid äußerst positiv, deren füllstoffseitige Grundlage ebenfalls im Rahmen der Dissertation erarbeitet werden konnte.