CCM für PEM Brennstoffzellen
Katalysatorbeschichtete Membranen und Membran-Elektroden-Einheiten für PEM-Brennstoffzellen
Die Brennstoffzellentechnologie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Transformation hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung und Mobilität. Zentrale Funktionskomponenten sind katalysatorbeschichtete Membranen (Catalyst Coated Membranes, CCM) beziehungsweise Membran Elektroden Einheiten (Membrane Electrode Assemblies, MEA), die maßgeblich Leistung, Effizienz und Lebensdauer von PEM Brennstoffzellen bestimmen.
Die CCM und MEA Lösungen von Freudenberg sind konsequent auf die hohen Anforderungen moderner Brennstoffzellenstacks und systeme ausgelegt. Sie zeichnen sich durch hohe elektrochemische Effizienz, robuste Langzeitstabilität und eine außergewöhnlich lange Lebensdauer aus. Damit eignen sie sich insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen im Schwerlastbereich, etwa in Bussen, Lkw, maritimen Systemen sowie stationären Anwendungen.
Catalyst Coated Membrane (CCM)
Catalyst Coated Membranes (CCMs) – und insbesondere die Katalysatorschichten – stellen zentrale Funktionskomponenten von Brennstoffzellensystemen dar. Das Katalysatordesign hat dabei einen maßgeblichen Einfluss auf Leistung, Effizienz und Lebensdauer auf Systemebene.
Die CCMs von Freudenberg werden in einem kosten und qualitätsoptimierten Rolle zu Rolle Fertigungsprozess hergestellt. Dabei können sowohl kommerzielle Katalysatoren als auch eine patentierte Prozesstechnologie eingesetzt werden, die den Einsatz kosteneffizienter Metallsalze ermöglicht. Auf diese Weise wird bei minimalem Edelmetalleinsatz die elektrochemisch aktive Oberfläche der Katalysatorschichten gezielt maximiert. Das Ergebnis sind hohe Wirkungsgrade bei gleichzeitig ausgezeichneter Langzeitstabilität.
Leistungs- und stabilitätsoptimierte Katalysatoren und Elektroden von Freudenberg – kombiniert mit einem ganzheitlichen Metallmanagement und Recyclingkonzept – leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Total Cost of Ownership (TCO) von PEM Brennstoffzellensystemen.
7-Layer Membrane Electrode Assembly (MEA7)
Wir bieten sämtliche CCM Lösungen auch als MEA Varianten für den industriellen Serieneinsatz an. Unsere siebenlagige MEA7 basiert auf einer beidseitig katalysatorbeschichteten Membran (CCM), die zwischen zwei leistungsfähigen Gasdiffusionsschichten (GDLs) mit jeweils integrierter mikroporöser Schicht (MPL) eingebettet ist.
Ein applikationsspezifisch ausgelegtes Dichtungskonzept integriert die komplette Zellstruktur in einen präzisionsgefertigten Kunststoffrahmen. Dies gewährleistet eine sichere Handhabung sowie eine reibungslose und effiziente Integration in die Stackproduktion. Gleichzeitig verhindert das Dichtungskonzept zuverlässig den Gasübertritt und trägt maßgeblich zu einer überdurchschnittlich langen Lebensdauer bei.
Profitieren Sie von leistungsoptimierten CCMs in einer hochvolumentauglichen MEA Konfiguration – ohne den Bedarf an hohen Investitionen in eine eigene Produktionsinfrastruktur.
Drei zentrale Hebel zur Senkung der Total Cost of Ownership (TCO) von PEM Brennstoffzellensystemen:
- Reduzierung der Investitionskosten (CAPEX) pro kW durch eine effiziente Rolle zu Rolle Hochvolumenfertigung mit minimalem Edelmetallverlust auf Basis patentierter Produktionstechnologien.
- Senkung der Betriebskosten (OPEX) durch hohe Effizienz über die gesamte Lebensdauer, was einen geringeren Wasserstoffverbrauch bei gleicher elektrischer Leistung ermöglicht. Dies wird durch den Einsatz leistungs und stabilitätsoptimierter Katalysatoren erreicht.
- Wertschöpfung am Lebensende des Systems durch die Einbindung in einen geschlossenen Recyclingkreislauf.
Fertigung und Qualität
Moderne und effiziente Produktionsprozesse sind eine wesentliche Voraussetzung für die Skalierung von Brennstoffzellensystemen. Freudenberg verfügt in diesem Bereich über langjährige Erfahrung und setzt auf innovative Fertigungstechnologien wie die Rolle zu Rolle Produktion, um den industriellen Markthochlauf zu unterstützen und seinen Kunden leistungsfähige, wettbewerbsfähige Lösungen bereitzustellen.
Die entwickelte, schnelle und kosteneffiziente Rolle zu Rolle Technologie deckt die gesamte CCM und MEA Wertschöpfungskette ab – vom Rohmaterial bis zum qualifizierten Endprodukt. Sie ermöglicht hohe Durchsätze bei gleichzeitig konstant hoher Produktqualität.
Hochmoderne Produktionslinien in Kombination mit integrierten visuellen Inspektions und Qualitätssicherungssystemen stellen sicher, dass sämtliche Produkte höchsten technischen und wirtschaftlichen Anforderungen entsprechen.
Technische Merkmale
- Reduzierung der Total Cost of Ownership (TCO) von PEM Brennstoffzellen durch leistungs und stabilitätsoptimierte Katalysatoren und Elektroden sowie durch umfassende Expertise im Metallmanagement und Recycling.
- Hocheffiziente und langlebige Anoden und Kathodenkatalysatorstrukturen zur nachhaltigen Senkung von Brennstoff und Servicekosten.
- Hochvolumentaugliche Membranlösungen, die gezielt auf kundenspezifische Design und Leistungsanforderungen abgestimmt sind.
- Optimierte GDL und MPL Konfigurationen zur Maximierung der elektrochemischen Reaktivität auf der Nanoskala.
- Gasdichte Schnittstellen zwischen MEA und Rahmen, die den aktiven Zellbereich zuverlässig schützen und eine hohe Effizienz über eine lange Lebensdauer sicherstellen.
- Mechanisch robuste MEA7 mit integriertem Rahmen für eine effiziente, prozesssichere und unkomplizierte Stackmontage.
Forschung und Entwicklung mit ganzheitlicher Testkaskade
Das Herzstück unserer Entwicklungsarbeit ist ein umfassender, systematisch aufgebauter Test und Validierungsprozess, der sicherstellt, dass jedes Produkt höchsten Anforderungen an Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit entspricht.
Die Validierung beginnt auf Zellebene mit detaillierten elektrochemischen Analysen und erstreckt sich über Dauer und Belastungstests von Single Cells und Short Stacks bis hin zu Full Stack Prüfungen. Langjährig angelegte Testprogramme ermöglichen dabei ein tiefgehendes Verständnis von Degradations und Leistungsverlustmechanismen – bis hin zur Rohstoff und Materialebene.
Ein umfassend ausgestattetes, hochmodernes Analyselabor mit modernster Diagnosetechnik unterstützt diesen Prozess und ermöglicht tiefgehende Analysen auf Material und Systemebene. Unsere interdisziplinären Expertenteams verfügen über ausgeprägte Materialkompetenz entlang der gesamten Strukturhierarchie – von der Nano bis zur Mikroebene – und optimieren sämtliche Komponenten gezielt im Hinblick auf Leistungsfähigkeit, Stabilität und Lebensdauer.
Auf Basis unserer integrierten Entwicklungs und Fertigungskompetenz begleiten wir Projekte nahtlos vom ersten Konzept bis zur Serienreife. Dabei entwickeln und implementieren wir skalierbare, industrienahe Produktionsprozesse, die auf unserer proprietären Technologieplattform sowie langjähriger Anwendungserfahrung basieren und eine schnelle, flexible und effiziente Umsetzung ermöglichen.
Parallel dazu treiben wir die kontinuierliche Weiterentwicklung unserer Katalysatortechnologie voran, mit dem Ziel, den Edelmetalleinsatz zu reduzieren und gleichzeitig die elektrochemische Reaktivität zu steigern. Das Ergebnis sind hochleistungsfähige und langlebige Katalysatorschichten, die eine hohe Performance bei gleichzeitig niedrigen Gesamtbetriebskosten gewährleisten.
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