Derzeit wird in vielen Ländern intensiv an allen Aspekten der Wasserstoffforschung gearbeitet, wobei technische Herausforderungen bewältigt werden müssen. Mit dem kontinuierlichen Ausbau der Infrastruktur für Wasserstoffproduktion, -speicherung und -transport besteht ein erhebliches Kostensenkungspotenzial für Wasserstoffenergie. Studien zeigen, dass die Gesamtkosten der Wasserstoffenergie-Wertschöpfungskette bis 2030 voraussichtlich um die Hälfte sinken werden. Laut einem gemeinsamen Bericht der Internationalen Wasserstoffenergiekommission und McKinsey haben über 30 Länder und Regionen Fahrpläne für die Wasserstoffenergieentwicklung veröffentlicht, und die weltweiten Investitionen in Wasserstoffenergieprojekte werden bis 2030 300 Milliarden US-Dollar erreichen.
Ein Wasserstoff-Brennstoffzellenstapel besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Brennstoffzellen.Die Bipolarplatte und die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) überlappen sich abwechselnd, und zwischen den einzelnen Monomeren befinden sich Dichtungen. Nach dem Anpressen durch die Vorder- und Rückplatte werden sie mit Schrauben fixiert und zu einem Wasserstoff-Brennstoffzellenstapel verbunden.
Die Bipolarplatte und die Membran-Elektroden-MEA überlappen sich abwechselnd, und zwischen den einzelnen Monomeren befinden sich Dichtungen. Nach dem Anpressen durch die Vorder- und Rückplatte werden sie mit Schrauben zu einem Wasserstoff-Brennstoffzellenstapel verbunden. Derzeitige Anwendung ist dieBipolarplatte aus künstlichem Graphit.Die aus diesem Material gefertigte Bipolarplatte weist eine gute Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Aufgrund der erforderlichen Luftdichtheit der Bipolarplatte sind jedoch zahlreiche Produktionsschritte wie Harzimprägnierung, Karbonisierung, Graphitisierung und die anschließende Strömungsfeldbehandlung notwendig. Daher ist das Herstellungsverfahren komplex und mit hohen Kosten verbunden, was die Anwendung von Brennstoffzellen erheblich einschränkt.
ProtonenaustauschmembranDie PEMFC (Pulverelektromagnetische Brennstoffzelle) wandelt chemische Energie direkt und isotherm in elektrische Energie um. Sie ist nicht an den Carnot-Zyklus gebunden, weist einen hohen Wirkungsgrad (40–60 %) auf und ist sauber und umweltfreundlich (das Produkt ist hauptsächlich Wasser). Sie gilt als das erste effiziente und saubere Energieversorgungssystem des 21. Jahrhunderts. Als Verbindungselement der einzelnen Zellen im PEMFC-Stack dient die Bipolarplatte hauptsächlich der Trennung von Gaskollisionen zwischen den Zellen, der Verteilung von Brennstoff und Oxidationsmittel, der Unterstützung der Membranelektrode und der Reihenschaltung der einzelnen Zellen zu einem elektronischen Schaltkreis.
Veröffentlichungsdatum: 10. Januar 2022