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Nachhaltige Energieerzeugung und -speicherung sind entscheidend, um unsere Treibhausgas-Emissionen und damit den Klimawandel einzudämmen.

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Argumente für Wasserstoff…

… gibt es viele. Er erlaubt „well to wheel“, also von der Erzeugung bis zum Verbraucher CO2-neutralen Verkehr. Die Tankstellen-Infrastruktur muss nur moderat erneuert werden, ein Volltanken ist ähnlich wie beim Verbrenner in wenigen Minuten möglich und reicht für bis zu 800 km.

Das Prinzip

Im Kern der Brennstoffzelle arbeitet die Catalyst Coated Membrane (CCM), eine Membran, auf der Katalysatoren aufgebracht sind. Sie trennt Wasserstoff und Sauerstoff und transportiert gleichzeitig die positiv geladenen Protonen von der Wasserstoffseite (Anode) auf die Luftseite (Kathode).

Diese Protonen reagieren an der Kathode mittels Katalysatoren mit Luftsauerstoff zu Wasser. Dabei entsteht elektrische Energie, z. B. für Antriebe.

Die Rolle der GDL…

…ist dabei ganz zentral. „Die GDL muss alle Gase optimal an die Elektroden der CCM verteilen und Wasser, Wärme und Strom abtransportieren“, erläutert Dr. Volker Banhardt. „Je homogener die Gase verteilt werden und je gleichmäßiger der gesamte Querschnitt angeströmt wird, umso mehr Strom wird produziert und die Leistungsdichte der Brennstoffzelle steigt.“

„Die Brennstoffzelle produziert Strom, während Lithium-Ionen-Batterien diesen speichern. Beide Technologien ergänzen sich auf perfekte Weise.“

Dr. Volker Banhardt, Head of Sales & Marketing Fuel Cell Produkts, FPM, Weinheim/Deutschland

Das Material der GDL

Um alle genannten Transportaufgaben zu erfüllen, wird eine leitfähige Kohlenstoffstruktur mit speziell entwickelten Stoffen imprägniert und beschichtet. Bindende Fluorpolymere lassen die Flüssigkeit abperlen, sodass sich das Vlies nicht mit Wasser vollsaugt. Die Karbonfaserstruktur von FPM lässt sich dank ihrer beweglichen Faserstruktur im Produktionsprozess leicht verpressen, ohne beschädigt zu werden.

„Die GDL von Freudenberg ist also insgesamt ein wesentlicher Baustein, um die Produktion zu vereinfachen, sowie die Leistung und Lebensdauer der Brennstoffzelle zu erhöhen“, so Dr. Volker Banhardt.

Im Detail ‒ Was leistet die GDL von Freudenberg?

  • Management aller Transportfunktionen von der CCM zur Bipolarplatte: Wasserstoff zur CCM Anodenseite, Luftsauerstoff zur CCM Kathode. Wasserabtransport von der Anode in die Bipolarkanalstruktur. Review 'new Shirt Weiß In Nappy' 2WHIED9
  • Wärmeabfuhr: Ableitung der Reaktionswärme
  • Elektrischer Transport: Ableitung der anodenseitigen Elektronen. Wird erreicht durch entsprechende Verwendung hoch leitfähiger Rohstoffe.
  • mechanischer Toleranzausgleich: Alle Komponenten weisen Bauteiltoleranzen auf. Auch die GDL. Diese kann sich aber lokal verformen und dadurch Toleranzen angrenzender Bauteile aufnehmen.
  • Prozesssicherheit: Die GDL wird in verschiedenen Prozessen weiterverarbeitet. Hierfür ist sie robust und problemlos rollfähig, aufgrund ihrer speziellen Kohlenfaser-Basisstruktur.
  • Schutz der Membran: In Brennstoffzellen eingesetzte Membrane sind sehr dünn und gleichzeitig hohen Lasten ausgesetzt. Die spezielle Oberfläche der Freudenberg-GDL schützt die Membran vor unzulässigen Belastungen im Betrieb.
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