In PEM-Brennstoffzellen (Proton Exchange Membrane) ist die Anfeuchtung der Zuluft entscheidend, um die Leitfähigkeit der Membran – und damit die Effizienz des Gesamtsystems – zu erhalten. Diese Aufgabe wird vorwiegend von Flächenmembran- und Hohlfasermembranbefeuchtern übernommen.
Flächenmembranbefeuchter: präzise Verklebung und gasdichte Abdichtung
Flächenmembranbefeuchter bestehen häufig aus mehreren Hundert Schichten von Membran- und Spacer-Materialien, die zuverlässig und dauerhaft zu einem Stapel (Stack) verklebt werden müssen. Dieser Stack wird in vielen Fällen zusätzlich in das Gehäuse des Luftbefeuchters eingeklebt oder partiell vergossen, um eine gasdichte Abdichtung zu erzielen.
Für diese Anforderungen hat Wevo hydrophobe Klebstoffe und Vergussmassen entwickelt, die aufgrund ihres wasserabweisenden Polymerbackbones auch als hydrolyse- und temperaturbeständige Dichtungen einsetzbar sind. Die Zwei-Komponenten(2K)-Polyurethane und Silikone haften sehr gut auf den meist als Spacer verwendeten Substraten, darunter Polyolefine, Polyphenylensulfid (PPS) oder fluorhaltige Membranmaterialien – die Verklebung dieser Materialien ist bislang eine Herausforderung.
Ein weiteres Merkmal der Wevo-Formulierungen ist die niedrige Glasübergangstemperatur. Sie ermöglicht hohe Reißfestigkeit, dauerhafte Elastizität sowie die für den Kaltstart von Brennstoffzellensystemen unverzichtbare Beständigkeit gegenüber Temperaturwechseln.
Hohlfasermembranbefeuchter: kontrollierte Reaktionswärme und hohe Benetzung
Bei Hohlfasermembranbefeuchtern werden Bündel röhrenförmiger Membranen an beiden Enden in einem Stützrohr vergossen – ein Prinzip, das aus der Wasserfiltration bekannt ist. Die Vergussmassen müssen zwischen die Hohlfasern eindringen und für ausreichende Benetzung des Bündels sorgen, ohne die einzelnen Fasern zu verschließen.
Die Vergussmassen von Wevo wurden hierzu hinsichtlich ihrer Exothermie optimiert. Das Resultat: Die bei der Reaktion von Harz und Härter entstehende Wärme wird kontrolliert und eine oxidative Schädigung der empfindlichen Membranröhrchen vermieden. Gleichzeitig sind die 2K-Polyurethansysteme hydrophob aufgebaut, um eine Reaktion mit der im Membranmaterial gebundenen Feuchtigkeit und damit die Bildung von Lufteinschlüssen zu verhindern.
Effiziente Herstellung von Befeuchtermodulen
Alle Wevo-Materialien lassen sich auf gängigen Misch- und Dosieranlagen verarbeiten und damit in teil- oder vollautomatisierte Fertigungslinien integrieren. Verarbeitungseigenschaften wie Viskosität und Topfzeit werden auf Wunsch an individuelle Anforderungen angepasst. Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur – für beschleunigte Prozesszeiten ist auch eine thermische Aushärtung in einem Umluftofen oder mittels Infrarotstrahlern möglich.
Verklebung und Abdichtung weiterer Luftbefeuchter-Komponenten
Die 2K-Systeme von Wevo können auch für weitere Anwendungen in Befeuchtern verwendet werden, zum Beispiel für die Gehäuseabdichtung und -verklebung, für Dichtungen an Wasserzuläufen und abläufen, zur Abdichtung und Verklebung von Bypass-Ventilen sowie zur Herstellung interner Dichtzonen.
Lösungen für Innovationen in der Brennstoffzellentechnologie
Die Entwicklung von speziellen Formulierungen für Brennstoffzellen, Elektrolyseure oder BOP-Komponenten findet bei Wevo in enger Zusammenarbeit mit Herstellern sowie Forschungsinstituten statt. Auf Wunsch werden die Materialien auf Basis von Polyurethan, Epoxidharz und Silikon – neben den für die Verarbeitung relevanten Parametern – hinsichtlich zahlreicher zusätzlicher Eigenschaften an individuelle Anforderungen angepasst: Unter anderem können Viskosität, Gasdurchlässigkeit (z.B. Wasserstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit) sowie Hafteigenschaften präzise adaptiert werden.
Damit leistet Wevo einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung von Wasserstofftechnologien – ob durch hochbeständige Wasserstoff-Dichtungen oder VOC-arme Klebstoffe für PEM-Brennstoffzellen.
