Laborausstattung
Labor für Wasserstofftechnologien

Das Gloveboxsystem LabMaster von M. Braun Inertgas-Systeme GmbH ermöglicht den sicheren Umgang mit organischen Lösungsmitteln in Anwesenheit von Katalysatorpartikeln wie Platin. Durch das hermetisch geschlossene System und die Stickstoffatmosphäre wird eine mögliche Exposition mit Stäuben sowie die Entflammung von Dispersionen vollständig vermieden.

Anwendung:

• Synthese von Nanomaterialien, Polymeren oder metallorganischen Verbindungen, die empfindlich auf Luft oder Feuchtigkeit reagieren.
• Durchführung von Reaktionen, die eine strikte Kontrolle der Atmosphäre erfordern, um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden

Der Planetenzentrifugalmischer Thinky ARE-312 von C3 Prozess- und Analysentechnik GmbH ermöglicht das hocheffiziente Mischen ohne den Einsatz eines Rührers. Typische Bearbeitungszeiten liegen zwischen wenigen Minuten und maximal 30 Minuten. Die Drehbewegung sorgt zusätzlich für eine effektive Entgasung der Probe. Mithilfe der integrierten Multi-Sensor-Technologie wird die Materialtemperatur während des Mischprozesses präzise überwacht.

Anwendungen:

• Dispergieren von Katalysatorpasten bis zu 310 g
• Simultanes Mischen, Dispergieren und Entgasen von Materialien mit niedriger bis hoher Viskosität durch eine Beschleunigungskraft von 400 G

Die Rolle-zu-Rolle-Anlage LR2RC1000 Lab Scale Infinity PV bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Forschung und Entwicklung von Dünnschichtmaterialien. Mithilfe der Schlitzdüseneinheit können Beschichtungen mit einer Breite von bis zu 280 mm aufgebracht werden. Anschließend erfolgt die Trocknung in einem kombinierten Trocknungsofen, der verschiedene Modi wie Heißluft, Inertgas, Infrarot (IR) und UV nutzt. Diese Flexibilität ermöglicht es, je nach verwendeter funktionaler Tinte, die Eigenschaften der Schicht gezielt zu beeinflussen und ihre Funktionalität zu optimieren.

Anwendungen:

• Verarbeitung von metallbasierten Katalysatorpasten zur Herstellung und Entwicklung katalysatorbeschichteter Membranen
• Verarbeitung von funktionalen Membrantinten für den Einsatz auf aufgerollten Folienmaterialien

Foto: Hochschule Kempten – Susanne Mölle

Die Pilotanlage der ASYS Automatisierungssysteme GmbH ermöglicht das Bedrucken verschiedener Substratarten mit einer Beschichtungsfläche von bis zu 300 x 300 mm, gefolgt von der Trocknung in einem 7-Zonen-Konvektionsofen. Mithilfe der Siebdrucktechnologie lassen sich angepasste Flächengeometrien oder funktional strukturierte Schichten herstellen, die besondere Eigenschaften aufweisen und eine kosteneffiziente Produktion in Kleinserien ermöglichen.

Anwendungen:

• Verarbeitung von metallbasierten Katalysatorpasten zur Herstellung und Entwicklung katalysatorbeschichteter Membranen
• Applikation von polymerhaltigen Tinten zur Bedruckung von Dichtungen auf metallischen Bipolarplatten

Der Rollenlaminator der Fetzel Maschinenbau GmbH wird verwendet, um funktionale Schichten, die auf einer Trägerfolie angebracht sind, unter Druck und Temperatur auf verschiedene Substratfolienarten zu übertragen. Durch die Integration einer Vorheizungseinheit erhält die zu transferierende Schicht eine Wärmevorbehandlung, was eine erhöhte Flexibilität bei der Übertragung der funktionalen Schicht auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten ermöglicht.

Anwendungen:

• Übertragung von funktionalen Katalysator-Elektroden von einer Trägerfolie auf eine funktionale protonenleitfähige Membranfolie
• Verarbeitung von Subgasketfolien und Aushärtung der entsprechenden Klebeeigenschaften der Subgasketfolien

Foto: Hochschule Kempten – Susanne Mölle

Der Framelaminator der OPTIMA Science Packaging GmbH produziert Membran-Elektroden-Einheiten (MEA). Die Frame-Laminationsanlage wurde speziell für die präzise Laminierung von Catalyst Coated Membranes (CCM) in zugeschnittenen PEN-Rahmen (Polyethylennaphthalat), auch bekannt als Subgaskets, entwickelt. Diese Anlage ist darauf ausgelegt, CCMs gasdicht zu versiegeln, während ihre elektrische und chemische Funktionsweise erhalten bleibt, um eine hohe Widerstandsfähigkeit im Teststandbetrieb zu gewährleisten.

Anwendungen:

• Fertigung von Membran-Elektroden-Einheiten für Brennstoffzellensysteme und Elektrolyseure als 5-Lagen- oder 7-Lagen-Einheiten

Die ZwickRoell AllroundLine ist ein Prüfsystem für anspruchsvolle Zug-, Druck-, Biege- sowie Bauteilprüfungen. Mit 100 kN Presskraft ist sie geeignet, um mittlere bis große Brennstoffzellen- und Elektrolyse-Stacks aufzubauen. Der integrierte hochgenaue Kraftaufnehmer ermöglicht präzise Kraft-Weg-Untersuchungen von Stacks und Komponenten.

Als Testplattform für in-house gefertigte vollformatigen Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) kann der Generische Stack vom ZSW verwendet werden. Dieser wurde im Rahmen eines vom Umweltministerium Baden-Württemberg ge­förderten HyFaB-Projekts als offene und generische Entwicklungsplattform realisiert.

Eigenschaften:

• Aktivfläche: 280 cm²
• Metallische Bipolarplatten (BPP)
• Maximale Leistung bis 150 kW

Die qCf 12 High Amp Testzelle von balticFuelCells ist eine Variante der quickCONNECT-Testgeräte, die insbesondere für hohe Stromdichten und einen differentiellen Betrieb geeignet ist. Dieser ermöglicht die Untersuchung von Brennstoffzellen unter homogenen Betriebsbedingungen und damit eine präzise und kontrollierte Charakterisierung der elektrochemischen Prozesse.

Eigenschaften:

• Aktivfläche: 12 cm²
• Maximale Stromdichte: bis zu 5 A/cm²
• Beheizt/gekühlt mit Flüssigkeit
• Kühlflächen in direktem Kontakt mit dem flow field

Zum Testen und Charakterisierung von kleinen PEM-Brennstoffzellen stehen drei Prüfstände zur Verfügung. Darunter ein Scribner Model 850e Fuel Cell Test System als kompakte und hochpräzise Teststation. Zudem bieten zwei M2FC-MEA Teststände der Firma AIP umfassende Test- und Charakterisierungsmöglichkeiten für Einzelzellen oder kleine Zellstapel.

Anwendung:

• Charakterisierung von Membran-Elektroden-Einheiten bei hohen Stromdichten bis zu 5 A/cm²
• Polarisationskennlinien, Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), Cyclovoltammetrie (CV) und Linear Sweep Voltammerty (LSV)
• Durchführung von potential- oder lastgeführten Alterungstests

Das H2FC-MEA Test System der Firma AIP bieten flexible Möglichkeiten zum Testen und Charakterisieren von kleinen Einzelzellen, kleinen Zellstapeln oder großen Einzelzellen bis ca. 300 cm² Aktivfläche.

Anwendung:

• Untersuchung von Effekten großer Aktivflächen mit inhomogenen Betriebsbedingungen
• Optimierung von Betriebsbedingungen
• Charakterisierungen und Alterungstests bis 720 A Maximalstrom

Die Umspulanlage von InfinityPV wurde speziell für die HS Kempten entwickelt, und die Hochschule Kempten arbeitet daran, diese mit verschiedenen Messeinrichtungen weiterzuentwickeln, um katalysatorbeschichtete Membranen für das Umspulen von Bahnware einzusetzen. Das Ziel besteht darin, qualitätssichernde Methoden für das abgewickelte Rollmaterial zu entwickeln und dessen Prozessverhalten zu evaluieren. Dies umfasst die Integration von Messsystemen zur Inspektion der Ober- und Unterseite sowie zur Überwachung von Wechselwirkungen. Zudem kommen neuartige Messmethoden, wie der Einsatz von IR-Wärmestrahlern in Kombination mit Formiergas, zum Einsatz, um Defekte bei der Produktion von Catalyst Coated Membranes (CCM) sichtbar zu machen.

Foto: Hochschule Kempten – Susanne Mölle

Das HORIBA XGT-9000 ist ein Röntgenanalytisches Mikroskop, das hochauflösende 2D-Elementverteilungsbilder erstellen kann. Mit einer lokale Auflösung von bis zu 15 µm ermöglicht es die Analyse einer breiten Palette von Elementen (Kohlenstoff bis Uran). In der 450 x 500 x 80 mm großen Probenkammer können Proben bis zu einer Größe von 250 x 300 mm zerstörungsfrei analysiert werden. Diese Eigenschaften machen es ideal für detaillierte Untersuchungen der Materialhomogenität in Membran-Elektroden-Einheiten (MEA).

Anwendung:

• Hochauflösende 2D-Verteilung zur Untersuchung und Optimierung der Pt-Katalysatorverteilung und des (Fluor-basierten) Ionomers in MEAs
• Analyse von Verunreinigungen in MEAs oder einzelnen Schichten
• Transmissionsröntgenaufnahmen zur Untersuchung von Dichte-Inhomogenitäten

Foto: Hochschule Kempten – Susanne Mölle