Entwicklung von Sinterpapier-GasDiffusions-Layern für bauraum-, fertigungs- und kostenoptimierte mobile Brennstoffzellen

Aktuell weisen Brennstoffzellen für mobile Anwendungen noch ein erhebliches Verbesserungspotential hinsichtlich der Bauraum-Minimierung, der Verringerung der Herstellungskosten sowie der Erhöhung der Lebensdauer auf. Eine für alle genannten Eigenschaften wichtige Komponente des Brennstoffzellen-Stacks ist die Gasdiffusionsschicht, auch allgemein als Gas Diffusion Layer (GDL) bezeichnet. Die GDL ist zwischen Bipolarplatte und Elektrode angeordnet und muss eine optimale Gasverteilung sowie den Abtransport von Wasser, Wärme und Strom gewährleisten. Die GDL besteht derzeit vorzugsweise aus porösen Graphitmatten oder Graphitplatten, die in puncto mechanischer Stabilität, Lebensdauer und Kosten noch Defizite aufweisen.

Das Ziel des Teilvorhabens des Fraunhofer IFAM Dresden ist daher die Entwicklung eines metallischen GDL mittels der Sinterpapier-Technologie. Zudem finden simulative Arbeiten zur Berechnung der Zweiphasenströmung in der GDL statt, um ein Verständnis von der Fluid-Struktur-Interaktion zu erlangen und die Gas- und Flüssigkeitsverteilung in der GDL zu optimieren. Eine weitere Simulationsaufgabe besteht in der geometrischen Auslegung einer neu entwickelten Bipolarplatte, deren Kühlkanalstruktur (FlowField) einen optimalen Wärmeabtransport bei minimalem Druckverlust gewährleisten soll.