Bipolarplatten aus rostfreiem Präzisionsbandstahl für Elektrolyseure

Elektrolyseure sind ein zentrales Element der Wasserstoffwirtschaft, denn sie erzeugen aus grünem Strom Wasserstoff. Die Einsatzbereiche reichen dabei von der Haus- und Gebäudetechnik bis hin zu industriellen Anwendungen. Das Kernbauteil eines Elektrolyseurs bildet ein Stapel aus Bipolarplatten, der sogenannte Stack. Je nach Anwendungsbereich bestehen diese Stacks aus bis zu 500 Bipolarplatten, wie zum Beispiel bei Industrieelektrolyseuren.

Ihre Aufgabe erklärt Werkstoff-Ingenieur Jan Ullosat: „Bipolarplatten sind Multifunktionselemente, die den Strom zwischen den Zellen weiterleiten und über hauchfeine Kanäle verfügen. Durch diese werden Wasser sowie die Prozessgase Wasserstoff und Sauerstoff geführt. Zeitgleich tragen sie zum Thermomanagement bei. Die Gase und flüssigen Medien müssen dabei vollkommen getrennt bleiben.“

Für die anspruchsvolle Herstellung der Bipolarplatten kommt unser rostfreier Präzisionsbandstahl zum Einsatz, vor allem in Form austenitischer Güten.

In jede Bipolarplatte werden durch Umformprozesse hauchfeine Vertiefungen, das sogenannte Flow-Field, eingebracht. Der hierfür von Waelzholz gelieferte Stahlwerkstoff verfügt deshalb über sehr gute Umformeigenschaften. Werden nun zwei Platten zusammengefügt, ergeben die Vertiefungen der gegenüberliegenden Platten Kanäle für den Flüssigkeits- und Gastransport. Um eine absolute Dichtigkeit zu gewährleisten, muss unser rostfreier Präzisionsbandstahl vollkommen plan und in engsten Toleranzen hergestellt sein.

Ullosat: „Hierbei realisieren wir beispielsweise eine Dickentoleranz von +/- 0,020 Millimeter, obwohl die Norm für dieses Material als Breitband +/- 0,055 Millimeter vorgibt. Wir erreichen also weniger als die Hälfte der Normvorgabe für die Präzisionsklasse. Und das über die gesamte Breite und die komplette Aderlänge des Bandes.“ 

Stimmt die Dickentoleranz oder die Planparallelität auch nur an einer einzigen Bipolarplatte nicht, besteht die Gefahr einer Undichtigkeit der jeweiligen Zelle mit der Folge, dass der gesamte Stack unbrauchbar wird. Mit der peniblen Einhaltung der festgelegten Kennwerte über alle Lieferlose hinweg bieten wir unseren Kunden eine hohe Reproduzierbarkeit und Fertigungsprozessstabilität. Zusätzliche Besonderheit: Unser Material produzieren wir gemäß Druckbehälterrichtlinie für höhere Drücke von 20 bis 30 bar. Hierfür sind wir sogar zertifiziert.

„Unsere Kunden beschichten die Oberfläche der Bipolarplatten, um die elektrische Leistung in Bezug auf die Auslegung des Elektrolyseurs zu optimieren. Dabei ist die Beschichtung sehr individuell“, erklärt Ullosat. Eine individuelle Beschichtung erfordert eine entsprechend ausgelegte Struktur der Oberfläche, denn die Anforderungen an zum Beispiel Haftung und Gleichmäßigkeit können sehr unterschiedlich sein. Auch hier bieten wir unseren Kunden beste Voraussetzungen. Ullosat: „Wir haben die Kompetenz, die Topologie der Oberfläche bei allen Werkstoffen exakt so einzustellen, wie unsere Kunden es wünschen. So tragen wir dazu bei, dass die Beschichtung der Platte und so letztendlich die Leistungsfähigkeit des Stacks optimal ausgelegt werden können.“