Für die zuverlässige Abdichtung von Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Stacks werden unterschiedliche Konzepte und Materialien verwendet. Darunter vorgefertigte flächige Dichtungen oder O-Ringe, die überwiegend kosten- und zeitintensiv im Spritzguss- oder Mouldingverfahren hergestellt werden. Der Beschichtungsexperte Laufenberg GmbH und die auf Polyurethane, Epoxide und Silikone spezialisierte WEVO-CHEMIE GmbH präsentieren nun ein Verfahren für die kontinuierliche und hochratenfähige Rolle-zu-Rolle-Fertigung flächiger Elastomerdichtungen. Damit eröffnet sich Herstellern von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren ein skalierbarer Weg zur Kostensenkung, zusätzlich werden effiziente automatisierte Produktionsprozesse unterstützt.

Das Verfahren im Überblick

Die von Wevo entwickelten 2-Komponenten-Elastomere werden nach der Vermischung in flüssiger Form mit einer Beschichtungsanlage von Laufenberg auf eine Trägerfolie appliziert. Die Beschichtung erfolgt in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren und ist sowohl einseitig als auch beidseitig möglich. Die Aushärtung findet in einem Durchlaufofen mit mehreren Zonen statt, deren Temperatur jeweils materialindividuell angepasst werden kann. Eine optionale Vorhärtung mittels Infrarot-Strahler verkürzt die Aushärtungszeit und entfernt eventuell vorhandene Luftblasen. Durchlaufgeschwindigkeiten von 0,5 bis 50 Metern pro Minute ermöglichen eine flexible Skalierung. Der Kunde erhält das klebfrei ausgehärtete Material wahlweise als Rolle oder als auf Maß geschnittene Dichtungen. Das Verfahren erlaubt Schichtdicken von rund 20 Mikrometern bis zwei Millimeter bei einer reinen Elastomerdichtung. In Kombination mit Trägerfolien sind Hybriddichtungen von 70 Mikrometern bis zu vier Millimeter Gesamtdicke je nach Kernträger realisierbar. Damit lassen sich sowohl sehr dünne als auch hochbelastbare Dichtungen herstellen.

Auswahl von Trägerfolie und Elastomer

Die Auswahl des Elastomers sowie der Trägerfolie hängen von der Art des Elektrolyseurs beziehungsweise der Brennstoffzelle oder der Redox-Flow-Batterie ab. Hier profitieren Hersteller von Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Stacks von der langjährigen Kompetenz beider Unternehmen. So bringt Laufenberg seine Expertise in der Beschichtung von Silikonmaterialien ein. Ist eine reine Elastomerdichtung nötig, wird eine Trägerfolie gewählt, welche nach dem Aushärten des Wevo-Materials abgezogen werden kann. Alternativ bleibt die Trägerfolie erhalten und es entsteht eine Hybriddichtung. Dies kann zum Beispiel bei sehr weichen Dichtstoffen sinnvoll sein, um Formstabilität und Druckbeständigkeit zu erhöhen.

Auf Wunsch auch individuell

Wevo entwickelt seit vielen Jahren spezielle Silikone und modifizierte Polyurethane mit geringer Wasserstoffpermeation, die bereits erfolgreich als Flüssigdichtstoffe und -klebstoffe in Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Stacks eingesetzt werden. Der Auftrag erfolgt hier bislang als Dichtraupe auf Bipolarplatten oder Flussrahmen mittels Siebdruck- oder Dispensverfahren. Das gemeinsam mit Laufenberg entwickelte Verfahren ermöglicht die Herstellung vorgefertigter Dichtungen im Rolle-zu-Rolle-Prozess. Dafür werden unter anderem Topf- und Aushärtungszeit der Materialien speziell – auf Wunsch auch individuell – angepasst.

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