Brennstoffzelle

Viele Jahre lang war die einfache Eleganz von Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran lediglich eine auf Laboranwendungen beschränkte Kuriosität. Doch mittlerweile hat sie mit Niedertemperaturzellen, die Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser und elektrische Energie umwandeln, Marktreife erreicht. Ihr Einsatz ist jedoch noch auf Betriebstemperaturen von etwa 100 °C beschränkt. Mit einer neuen Membran aus dem Hochleistungspolymer Polybenzimidazol (PBI) stellt Celanese Ventures, eine Tochtergesellschaft der Celanese, nun Celtec^®-P Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) im Pilotmaßstab her. Allgemeine Eigenschaften von Celtec^® MEAs:

• Betrieb bei Temperaturen bis zu 200 °C
• Keine Befeuchtung der Reaktionsgase notwendig
• Hohe CO-Toleranz
• Ausgezeichnete Langzeitstabilität
• Mechanische Flexibilität und Stabilität
• Hohe Fertigungsgenauigkeit der MEAs

Infolge der Einsparungen durch den Betrieb bei hohen Temperaturen sind Brennstoffzellensysteme mit Celtec^® MEAs kostengünstiger, effizienter und zuverlässiger. Da eine einzelne MEA nicht genügend elektrischen Strom erzeugt, werden mehrere MEAs, die jeweils durch leitfähige Bipolarplatten getrennt werden, zu einem Stack zusammengebaut, der zwischen Endplatten von Druckbolzen zusammengehalten wird. Viele unserer technischen Kunststoffe sind ausgezeichnete Kandidaten für die Konstruktion des Stacks und die peripheren Systeme, die Brennstoff und Luft zuführen und Wasser und elektrischen Strom ableiten. Durch Spritzgießen der Bipolarplatten und der Endplatten könnten die Gesamtkosten und das Gewicht möglicherweise verringert werden, während man gleichzeitig mehr Flexibilität bei der Gestaltung erhält.  

Die folgenden technischen Kunststoffe kommen für Komponenten von Brennstoffzellen-Stacks in Betracht:

• Bipolarplatten – Vectra^® flüssigkristallines Polymer (LCP) und Fortron^® Polyphenylensulfid (PPS) sind eine gute Wahl, da sie über hervorragende Eigenschaften bei hohen Temperaturen und eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit verfügen. Ein besonders wichtiger Vorteil ist jedoch, dass sie mit der erforderlichen Menge Graphit gefüllt werden können, um die gewünschte hohe Leitfähigkeit zu erhalten.
• Endplatten – mechanisch festes, verstärktes Fortron PPS kann die Druckbelastungen aufnehmen, die erforderlich sind, um den Stack so zusammenzuhalten, dass keine Leckagen auftreten.
• Peripheres System – außerhalb der Zelle führt das periphere System dem Stack Brennstoff (Methanol, Wasserstoff, Propan oder Erdgas), Sauerstoff oder Luft und Kühlwasser zu, leitet das in der Reaktion entstandene Wasser ab und leitet die erzeugte elektrische Energie weiter.

Unsere technischen Kunststoffe mit ihren unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen können für verschiedene Komponenten des peripheren Systems wertsteigernd eingesetzt werden und ihre Leistungsfähigkeit verbessern:

• Methanol/Wasser - Hostaform /Celcon POM; Fortron PPS
• Gas/Wasserstoff – Vectra LCP; Fortron PPS; Hostaform/Celcon POM
• Luft – Hostaform/Celcon POM; Fortron PPS; Celanex PBT
• Kühlung – Hostaform/Celcon POM; Fortron PPS
• Stromverteilung – Celanex PBT; Vectra LCP; Fortron PPS