Elektrisch leitfähige Polymere

Elektrochemische Speicher wie Redox-Flow-Batterien oder Energiewandler wie die Brennstoffzelle sind Schlüsseltechnologien für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. In Batterien und Brennstoffzellen verbinden Bipolarplatten mehrere Zellen eines Zellstapels kompakt, ressourcenschonend und vollflächig miteinander. Bipolarplatten aus metallischen Werkstoffen sind zwar sehr dünn herstellbar, ihr hohes spezifisches Gewicht und die geringe Korrosionsbeständigkeit sind jedoch Nachteile. Kunststoff-gebundene Bipolarplatten als korrosionsfreie Alternative hatten bisher den Nachteil, dass sie äußerst dicke Materialstärken aufweisen, spanend nachbearbeitet werden müssen oder sich, je nach Material, nachträglich nicht umformen lassen. Thermoplast-basierte Bipolarplatten bieten dagegen deutliche Vorteile: Neben der Korrosionsfreiheit zeichnen sie sich durch eine geringe Materialdicke, nachträgliche Umform- sowie Verschweißbarkeit aus.

Lösungen und Leistungen des Fraunhofer UMSICHT

Wir entwickeln thermisch und elektrisch leitfähige Kunststoff-Compounds, die zu Thermoplast-basierten Bipolarplatten mit unterschiedlichen Füllgraden verarbeitet werden können. Diese sind, in Abhängigkeit des Füllgrades an elektrisch leitfähigen Additiven, vielfältig technisch nutzbar: in elektrochemischen Speichern (Batterien), in Energiewandlern (Brennstoffzelle), in chemikalienresistenten Wärmeübertragern oder als Widerstandsheizelemente. Die Realisierung geringer Materialstärken sowie die kontinuierliche Fertigungsmethode ermöglicht eine kostengünstige und ressourcenschonende Herstellung von elektrisch leitfähigen Polymerplatten oder -folien.

Alleinstellungsmerkmale

Mit unserem Bipolarplatten-Material bieten wir ein thermisch und elektrisch leitfähiges Compound auf Kunststoffbasis an, das kosteneffizient in kontinuierlicher Rolle-zu-Rolle-Produktionsweise hergestellt wird. Durch das neuartige Herstellungsverfahren können Bipolarplatten material- und ressourcenschonend in geringen Materialstärken hergestellt werden. Unsere Bipolarplatten sind elektrisch hochleitfähig, flexibel, mechanisch stabil, gasdicht und chemisch resistent, umformbar und verschweißbar. Neben der freien Wahl der leitfähigen Additive können weitere Niedertemperatur- und insbesondere Hochtemperatur-Thermoplaste verwendet werden. Das erweitert den Einsatzhorizont der elektrisch leitfähigen Polymere.

Ihr Weg zur Zusammenarbeit mit uns

Einen vollverschweißten und absolut dichten Redox-Flow-Batterie-Stack mit einer Leistung von ca. 450 Watt bei Druckverlusten von maximal 200 mbar und einer aktiven Fläche von je 1100 cm² haben wir bereits präsentiert. Zudem haben wir eine 3,2 m² große Bipolarplatte entwickelt, die den Bau großskaliger Redox-Flow-Batterien ermöglicht. Dr. Anna Grevé berät Sie gerne, wie auch Sie das elektrisch leitfähige Material einsetzen können.

 

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Referenzprojekte

 

HYBKomp

Hybride Kompensationsanlage im Verteilnetz

Entwicklung und Realisierung einer hybriden Kompensationsanlage sowie deren Erprobung im Verteilnetz. Verschiedenartige Systemdienstleistungen in Mittelspannungsnetzen werden mit einer einzigen Anlage bereitgestellt.

 

KOBIBATT

Neue vollverschweißte Bipolarbatterie

Platzsparend, skalierbar und dichtungsfrei: Neuartige vollverschweißte Bipolarbatterie auf Polymerbasis für mobile und stationäre Anwendungen erhöht die Energiedichte, vermeidet das Brandrisiko und ist kostengünstig in der Herstellung.

 

KONTIFLEX

Massenfertigung von Graphit-Bipolarplatten

Das Projekt forscht an der Entwicklung einer kontinuierlichen Fertigung von Bipolarplatten mittels Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Im Rahmen des Vorhabens konnte bereits die weltweit größte Bipolarplatte entwickelt und produziert werden.