IGF 47LN - FC_Bio_Adhesives

Über das Projekt

Im Gesamtverbundvorhaben Biobasierte Brennstoffzellen - FC_Bio werden im materialwissenschaftlichen Ansatz biobasierte Werkstoffe entwickelt und eingesetzt, die die Brennstoffzelle unabhängig von der endlichen Ressource Erdöl machen. In der Konsequenz bedeutet dies auch eine Anpassung der Fügetechnologie durch den Einsatz biobasierter Klebstoffe.

Schon jetzt nehmen biobasierte Grundstoffe für Klebstoffe und Beschichtungen einen nicht unbedeutenden Anteil der globalen Produktionskapazitäten ein.

Die Entwicklung und Verfügbarkeit biobasierter Klebstoffe hat in den letzten Jahren daher entsprechend zugenommen. Der Einsatz biobasierter Klebstoffe in Brennstoffzellen ist jedoch eine bislang völlig neue Herangehensweise. Zu den notwendigen Eigenschaften, Möglichkeiten und Potentialen liegen bislang keinerlei Informationen vor. Hier besteht dringender Forschungsbedarf, wenn die Marktanteile steigen und der Gedanke der „grünen Brennstoffzelle“ unter zukünftigem, konsequentem Verzicht auf erdölbasierte Rohstoffe verfolgt werden soll.

Ziel des Projektes ist es, biobasierte Kleb- bzw. Dichtstoffe analog zum Stand der Technik erdölbasierter Systemlösungen so zu formulieren, dass sie den Anforderungen in der Brennstoffzellenumgebung genügen und für Klebungen in einer Brennstoffzelle eingesetzt werden können.

Dabei werden Aspekte und Teilziele adressiert, die auch die anderen Teilprojekte (TP) einbeziehen:

• Formulierung von 2K Systemen mit ausreichend langer Topfzeit bzw. von latent reaktiven Systemen, um Applikationsprozesse wie die Walzenapplikation zu ermöglichen (TP 1); das Erreichen industriell notwendiger Taktzeiten ist derzeit nicht Projektfokus, da zunächst die generelle Machbarkeit gezeigt werden muss
• Angepasste Viskosität, geeignet für Walzenapplikation (flächig) bzw. Düsendosierung (lokal)
• Möglichkeit zur Einformulierung elektrisch leitfähiger Partikel
• Festigkeit bzw. Elastizität entsprechend der definierten Randbedingungen aus TP 1
• Haftung auf Polypropylen (PP) (TP 3) und holzbasierten Oberflächen (TP 2)
• Aushärtung bei T<110 °C, um die thermische Belastung der Substrate möglichst gering zu halten
• Wasserstoffdicht bzw. Dichtfunktion gegenüber Gasen und Flüssigkeiten
• Elektrischer Widerstand des geklebten Verbundes < 50 mΩcm2
• Beständigkeit gegenüber demineralisiertem Wasser und verdünnter Schwefelsäure in der Auslagerung bei 85°C
• Möglichst hoher Anteil an „grünem“ Kohlenstoff (nicht erdölbasiert) in der Formulierung

Werkstoffe spielen eine Schlüsselrolle, um die Material- und Energieeffizienz von Produkten und Technologien zu verbessern und so die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu erhöhen. Eine wichtige Folge von Transfer und Umsetzung der Projektergebnisse ist die Erweiterung der Absatzmärkte der Rohstofflieferanten für Kleb- und Dichtstoffe aus dem Bereich der biobasierten Materialien. In diesem Bereich der Spezialchemikalien haben sich bereits KMU etabliert, die ihr Portfolio und ihre Beratungsleistung um die neuen Anwendungsbereiche erweitern. Das mit Hilfe des Projektes erweiterte Wissen im Bereich der Temperatur- und Medienbeständigkeit, der Haftung auf niederenergetischen Oberflächen oder holzbasierten Werkstoffen schafft ein breites Verständnis und eröffnet neue Technologiefelder.

Zukünftig wird es auch für Systempartner notwendig werden, quantitative Aussagen über die Nachhaltigkeit ihrer Produkte zu liefern. Für die Hersteller von Komponenten für Brennstoffzellen werden folglich die Ergebnisse aus diesem Teilvorhaben von erheblicher wirtschaftlicher und technischer Bedeutung sein.