Die Bedeutung von Dichtungswerkstoffen bei Brennstoffzellen

Ein nicht zu verkennender Teil der Wasserstoffstrategie ist die Brennstoffzelle. Mittels dieser erfolgt die Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in elektrischen Strom sowie Wasser. Eingesetzt werden Brennstoffzellen beispielsweise in Brennstoffzellenheizungen und im Mobilitätssektor. Ein aktueller Beitrag der *H2weekly vom 29. März 2022 erläutert, welche Bedeutung der richtigen Dichtung innerhalb einer solchen Brennstoffzelle zukommt.

Zum Einsatz kommen derzeit bereits unterschiedliche Brennstoffzellentypen. Diese basieren auf jeweils sehr unterschiedlichen Funktionsprinzipien. So gibt es neben der Alkalischen Brennstoffzelle (AFC), der Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC) sowie der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) auch die sogenannten Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Hierunter fallen zum Beispiel die Karbonatschmelzen-Brennstoffzelle (MCFC) und die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC).

Eine Brennstoffzelle setzt sich aus zwei Elektroden zusammen: der Kathode und der Anode. Zudem besteht sie noch aus den Bipolarplatten. Diese transportieren den entstandenen Strom und verteilen die Gase. Dazu kommt noch jeweils ein sogenannter spezifischer Elektrolyt sowie Sauerstoff und Wasserstoff als Brennstoffe. Meist werden mehrere Brennstoffzellen hintereinandergeschaltet. Dies nennt man den sogenannten Stack-Aufbau. Die Stacks werden dabei von den Bipolarplatten begrenzt, welche dem Abtransport des Stromes dienen.

Wichtig für den Brennstoffzellen-Betrieb ist ein Dichtwerkstoff, der besonders leistungsfähig ist. Dichtwerkstoffe kommen zum einen zwischen den jeweiligen Stacks sowie an den Zuleitungen, welche dem Transport von Sauerstoff und Wasserstoff dienen, zum Einsatz. Zwischen den Zellen, den Stacks, verhindern sie das Austreten von Brenngasen sowie des Elektrolyten. Sie schirmen die Bipolarplatten voneinander ab und verhindern einen Kurzschluss. Meist kommen an diesen beiden Stellen nicht die gleichen Dichtwerkstoffe zum Einsatz. Es bestehen häufig unterschiedliche Anforderungen, weshalb spezifische, unterschiedliche Dichtigkeitseigenschaften gefordert werden.

Die Leistungsfähigkeit der Abdichtung hat Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle. Der Wirkungsgrad ist umso höher, desto weniger Gase entweichen können. Bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen muss das Dichtungsmaterial meist über 500 Grad Celsius standhalten. Zudem sollten die Werkstoff eine lange Lebensdauer aufweisen, damit die Brennstoffzelle lange Zeit lauffähig bleibt und nur wenige Wartungen notwendig sind.

Besonders geeignet für den Einsatz in Brennstoffzellen sind die *novapress®-Produkte von Frenzelit. Die Dichtungsmaterialien sind elastomer-gebunden und basieren auf speziellen Funktionsfüllstoffen sowie hochwertigen Aramidfasern. Besonders temperaturbeständig ist die *novamica®-Reihe, welche aus Phlogopit-Glimmer besteht. Das Unternehmen Frenzelit verwendet die Materialien schon bei unterschiedlichen Anwendungen von Brennstoffzellen. Zudem beteiligt sich Frenzelit an Forschungsprojekten. Je nach Kundenanforderungen werden die Dichtungswerkstoffe auch weiterentwickelt.

*Markennennung/ unbezahlte Werbung