Das Fliegen soll endlich umweltfreundlicher werden. Die Anforderungen an alternative Antriebe sind in der Luftfahrt allerdings sehr hoch. Sie müssen besonders leicht, leistungsfähig und vor allem zuverlässig sein. Für einen Wasserstoffantrieb mit diesen Eigenschaften entwickelt derzeit das Duisburger ZBT gemeinsam mit seinen Partnern einen optimierten Brennstoffzellenstapel. Das Ziel des Projekts mit dem Kurztitel KT2GP (KeyTechToGreenPower): eine Leistungsdichte von mehr als sechs Kilowatt pro Kilogramm.

Um das zu erreichen, muss das Gewicht des Stapels stark reduziert werden. Dazu analysieren und optimieren die Projektpartner den gesamten Herstellungsprozess von Bipolarplatten – vom Umformen über das Schneiden und Fügen bis zum Dichten –, um Optimierungspotenziale ausfindig zu machen und zu nutzen. So soll beispielsweise bei den Bipolarplatten der schwere Edelstahl durch Leichtbauwerkstoffe wie Titan substituiert werden.

Das ZBT fokussiert sich innerhalb des Projekts auf den Prozess zur Dichtungsapplikation mithilfe der Dispensertechnik. Dazu wird ein hochintegriertes Dichtungssystem unter Berücksichtigung minimaler Schnurstärken mit optimierten Materialien, angepassten Medientunnelungskonzepten und der Integration der Dichtungsnut auf der Schweißkontur für die Bipolarplatte entwickelt.

Zudem erprobt das ZBT geeignete Qualifizierungskonzepte, mit denen die Prozessqualität überwacht und die Langzeitstabilität der Komponenten auf Dichtungs- und Bipolarplattenebene sichergestellt werden können – immer natürlich mit den spezifischen Anforderungen der Luftfahrtanwendung im Blick. Zur Analyse der Dichtungsmaterialien wird zum einen die Wasserstoffpermeation gemessen. Zum anderen werden die Materialien auf der Bipolarplatte mithilfe einer neu entwickelten optischen Qualitätssicherungsanlage bewertet. Zusätzlich werden am ZBT die Beschichtungen für die Bipolarplatte durch Korrosionsstrommessungen (ex-situ), Widerstandsmessungen und im einzelligen Brennstoffzellbetrieb (in-situ) mit luftfahrtspezifischem Betriebsverhalten untersucht.

Insgesamt sollen in diesem Projekt zwei vollständige Stacks mit der angestrebten Leistungsdichte von mehr als sechs Kilowatt pro Kilogramm gefertigt werden. Des Weiteren wird eine Montageinsel zur Stack-Assemblierung aufgebaut, um die Brennstoffzellen vollautomatisch zu einem Stack zusammenzusetzen.

Nach dem Projekt wird das Brennstoffzellensystem in einem Bodentest validiert und verifiziert. Es soll damit seine Einsatzfähigkeit für Luftfahrtanwendungen mit Wasserstoff als Energieträger zeigen.