de.wedoany.com-Bericht: Forscher des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben ein neuartiges Vakuumbeschichtungsverfahren entwickelt, mit dem sich dichte Titanschichten auf Verbundbipolarplatten abscheiden lassen. Diese Beschichtungstechnologie verbessert nicht nur die Leitfähigkeit und den Korrosionsschutz, sondern stellt auch sicher, dass die Temperaturgrenzwerte der polymerbasierten Verbundwerkstoffe nicht überschritten werden. Die Forschungsergebnisse werden auf der Messe „Manufacturing World“ vom 8. bis 10. April 2026 in Nagoya, Japan, vorgestellt.
In der Wasserstoffwirtschaft sind Bipolarplatten Schlüsselkomponenten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Derzeit übliche Bipolarplatten aus Titan sind zwar korrosionsbeständig, aber teuer. Im Vergleich dazu sind Polymer-Graphit-Verbundplatten kostengünstiger und leichter, müssen jedoch langfristige Stabilität und Leitfähigkeit in sauren Umgebungen gewährleisten. Das Fraunhofer FEP hat auf Basis seiner bestehenden Elektronenstrahl-Beschichtungsanlage eine Beschichtungsmethode für Verbundwerkstoffe entwickelt, die Materialvorteile mit funktionalen Eigenschaften kombiniert.
Die Beschichtungstechnologie nutzt ein plasmaaktiviertes Elektronenstrahlverdampfungsverfahren, das im Vakuumsystem durchgeführt wird. Die Forscher passten den Prozess an das Verbundwerkstoffsubstrat an, indem sie Vorbehandlung und thermische Belastung steuern, um dichte Titanschichten abzuscheiden, ohne die Temperaturgrenzwerte zu überschreiten. Temperaturverteilungsmessungen und Simulationen halfen, das Prozessfenster zu definieren und sicherzustellen, dass die dünnen Schichten einen niedrigen Kontaktwiderstand und einen effektiven Korrosionsschutz aufweisen. Dr. Stefan Saager, Leiter der Gruppe Metall- und Energietechnologie-Beschichtungen am Fraunhofer FEP, erklärt: „Unsere Untersuchungen zeigen, dass Verbundbipolarplatten mit dünnen Titanschichten eine Alternative zu massiven Titanplatten darstellen können, während die Temperaturgrenzwerte eingehalten werden. Dies bietet eine kosteneffiziente, produktionsstarke Fertigungslösung für die Wasserstofftechnologie.“
Diese Beschichtungstechnologie baut auf früheren Entwicklungen zur Metallfolienbeschichtung auf und wurde auf polymerbasierte Verbundwerkstoffe übertragen. Im Rahmen des PolyFoleR-Projekts entwickelte das Fraunhofer FEP in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer UMSICHT Methoden zur Prozesssteuerung, Vorbehandlung und Charakterisierung. Die zukünftigen Ergebnisse können in kontinuierliche Fertigungskonzepte wie Rolle-zu-Rolle- oder Sheet-to-Sheet-Produktionslinien integriert werden und so die Herstellung von Wasserstoffkomponenten vorantreiben.
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