科倍隆助力石墨/樹脂基雙極板制造技術(shù)的研發(fā)

在德國斯圖加特大學(xué)塑料技術(shù)研究所(IKT)、博世和馬修國際/Saueressig公司的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目里，科倍隆正在一起參與并致力于持續(xù)開發(fā)質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池，以更有效地為日常移動(dòng)設(shè)備提供能源。雙極板是燃料電池堆的核心元件，其熱塑性石墨樹脂基材料的實(shí)現(xiàn)，是這項(xiàng)工作的重點(diǎn)。超高的石墨填充率對工藝技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，這是前所未見的。作為該項(xiàng)目的合作伙伴，科倍隆正在運(yùn)用其豐富的專業(yè)知識，開發(fā)生產(chǎn)該物料所需的設(shè)備解決方案。

借助于科倍隆喂料增強(qiáng)專利技術(shù)(FET)，可以優(yōu)化加工過程中喂料受限型物料的喂入。

石墨樹脂混合物制成的雙極板，由于其重量輕，很適合移動(dòng)設(shè)備使用。它結(jié)合了電導(dǎo)率、導(dǎo)熱率和氣體不滲透性等綜合性能，同時(shí)比純石墨板具有顯著更高的機(jī)械性能。此外與金屬合金相比，它們在典型操作溫度下能夠承受更長時(shí)間的濕氣和酸性介質(zhì)的環(huán)境。

科倍隆根據(jù)這一任務(wù)為自己設(shè)定目標(biāo)：將多年來在喂料受限的塑料改性生產(chǎn)工藝中獲得的所有經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)移到高含量石墨和低含量樹脂混合物的制備中，為未來的產(chǎn)業(yè)升級奠定基礎(chǔ)。

科倍隆化學(xué)應(yīng)用工藝技術(shù)部負(fù)責(zé)人Markus Fiedler說：“我們主要關(guān)注兩個(gè)關(guān)鍵因素: 高比例的石墨——在這個(gè)項(xiàng)目中，石墨的填充量遠(yuǎn)高于85%的重量百分比——同時(shí)低堆積密度需要特殊的設(shè)備將混合物送入擠出機(jī)，并增加擠出機(jī)的產(chǎn)量。因此我們需要設(shè)法將這個(gè)困難物料的喂料工藝優(yōu)化整合到加工段中。與此同時(shí)，優(yōu)化填料與樹脂的結(jié)合，以避免在配混過程中產(chǎn)生團(tuán)聚和降解。”

對于改善喂料這一需求，科倍隆使用了專利的喂料增強(qiáng)技術(shù)(FET)，這非常適用于更細(xì)的、未壓實(shí)的填料。側(cè)喂料機(jī)的喂料段設(shè)有多孔的透氣板，外部安裝了一個(gè)真空裝置，將混合物中的一部分空氣吸出來。物料的堆積密度因此增加，從而提高了側(cè)喂料機(jī)的喂料能力。

在本項(xiàng)目中，科倍隆 ZSK雙螺桿擠出機(jī)對樹脂填料的喂入進(jìn)行了改進(jìn)，以避免在配混過程中產(chǎn)生團(tuán)聚和降解。

科倍隆開發(fā)了一種工藝優(yōu)化的設(shè)備概念來均質(zhì)配混產(chǎn)品。與此同時(shí)，我們正在使用數(shù)字化的三維流動(dòng)仿真模擬技術(shù)(CFD)來虛擬和真實(shí)地優(yōu)化樹脂和填料的混合過程。除此之外，科倍隆還開發(fā)了一種在線質(zhì)量監(jiān)測工具，用于檢測工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料質(zhì)量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

Fiedler接著說：“所有合作伙伴都將他們各自領(lǐng)域擁有多年經(jīng)驗(yàn)、全面知識和高技能的精英參與到這個(gè)項(xiàng)目中?；谛湃蔚拿芮泻献髋c協(xié)調(diào)為項(xiàng)目的成功完成創(chuàng)造了首要條件。更重要的是，最終，在移動(dòng)設(shè)備上使用燃料電池的進(jìn)程可以縮短。

該項(xiàng)目在德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部的注冊號03ETB028B，縮寫為GrabaT(石墨基雙極板技術(shù))。