Projekttitel:
H23D-cell - Geometrisch skalierbares Zellkonzept für H2-Brennstoffzellen & Elektrolysesysteme im 3D-Druck
Fördernde Einrichtung:
Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wird durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.
Projektdauer:
01.01.2026 - 30.06.2028
Leiter des Projekts:
Prof. Dr. Mark Jentsch
Projektpartner:
An dem Vorhaben sind neben der Professur Energiesysteme der Bauhaus-Universität Weimar die Industriepartner kcd Kunststoffe, Additive und Beratung GmbH aus Weimar, PORTEC GmbH aus Zella-Mehlis und IMG Electronic & Power Systems GmbH aus Nordhausen beteiligt.
Am Projekt beteiligte Personen der Professur:
Artjom Kolwa M.Sc., Dipl.-Ing. Christian Gebhardt-Scholz
Projektbeschreibung
Das Verbundvorhaben H2³D-cell befasst sich mit der Entwicklung eines geometrisch skalierbaren Zellkonzepts für Wasserstoff- Brennstoffzellen und Elektrolysesysteme in additiver Fertigung im 3D-Druck. An der Bauhaus-Universität Weimar und den drei Standorten der Industriepartner kcd Kunststoffe, Additive und Beratung GmbH (Weimar), PORTEC GmbH (Zella-Mehlis) und IMG Electronic & Power Systems GmbH (Nordhausen) wird hierfür gemeinsam am Aufbau kompakter elektrochemischer Zellen auf Basis der Protonen-Austausch-Membran (PEM) Technologie gearbeitet. Die Arbeiten umfassen die Entwicklung eines leitfähigen, korrosionsbeständigen Compounds auf Thermoplastbasis sowie dessen Nutzung zum 3D-Druck von Bipolarplatten, die ein zentrales Element von Brennstoff- und Elektrolysezellen darstellen, indem sie für die elektrische Verbindung der einzelnen Zellen, die effiziente Gasverteilung über die gesamte Fläche der Zelle, die gas- und flüssigkeitsdichte Trennung zwischen angrenzenden Zellen und die Abführung der Prozesswärme sowie die Abdichtung der Zelle nach außen sorgen. Das Herstellungsverfahren der Biploarplatten wird hierbei spezifisch an die Anforderung der Skalierbarkeit angepasst. Zusammen mit einer Membran-Elektroden-Einheit (MEA) werden aus den Bipolarplatten anschließend einzelne Brennstoff- bzw. Elektrolysezellen gefertigt, die in einen zwei bis dreizelligen Stackaufbau überführt werden sollen. Ergänzt wird dies um ein leistungselektronisches Managementsystem, das zum einen bidirektional arbeiten kann und zum anderen die Ansteuerung von einzelnen Brennstoff- bzw. Elektrolysezellen ermöglicht. Flankiert werden die Entwicklungen durch entsprechende Simulationsuntersuchungen sowie Laboranalysen zum Abgleich der theoretisch ermittelten Leistungsdaten mit Messwerten. Durch die anvisierte Zelltechnologie, die eine Vereinfachung von Fertigungsprozessen und eine schnelle sowie flexible Größenanpassung auf spezielle Anwendungen erlaubt, stehen neue Marktfelder in der Wasserstofftechnologie offen.