Zentrum für
BrennstoffzellenTechnik
ZBT GmbH

Ihr Kontakt

Dipl.-Ing. Sebastian Brokamp

Gruppenleiter Stackentwicklung
Abteilung Brennstoffzellen- und Systemtechnik

Tel.: +49-203-7598-4286
s.brokamp(at)zbt-duisburg.de

Leitwertmessung von Bipolarplatten und anderen Proben

Die Charakterisierung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen hinsichtlich Ihrer elektrischen Leitfähigkeit muss die wesentlichen Parameter hinsichtlich Kontaktierung und Betriebstemperaturen berücksichtigen. Eine anpressdruckabhängige Aufnahme der Widerstände mit Unterscheidung von Kontaktwiderständen und Bulk-Widerstand ist zwingend für eine gesicherte Aussage über die Einsetzbarkeit in Brennstoffzellenstacks.

Die Messung der Widerstände erfolgt am ZBT durch die Messung des Spannungsabfalls bei einem konstant an der Probe angelegtem Strom. Die Probe wird zwischen zwei, in Ihrer Anpresskraft durch Druckluft linear steuerbaren, Goldpole (A=4 cm2) eingespannt. Auf den Polen wird zuvor jeweils ein Gasdiffusionsfilz, dessen Anpresskraft- bzw. Druckabhängiger Widerstandsverlauf bekannt ist, appliziert, wodurch die Messstrecke sehr nah an der realen Widerstandskette (GDL-BPP-BPP-GDL) in einer Brennstoffzelle orientiert ist. Der Strom wird über die Goldpole über die gesamte Messstrecke geführt und durch einen Galvanostat konstant gehalten. Durch die Goldpole und die GDL sind mittig, elektrisch isoliert, jeweils zwei federnd gelagerte, zueinander koaxial stehende Messspitzen geführt, welche selbst stromlos sind. Durch diesen Aufbau lassen sich folgende, verschiedene Widerstandswerte bestimmen.

Leitwertmessung / Conductivity
  • Gesamtwiderstand Rges
    Dieser beschreibt den Widerstand der gesamten Messstrecke.
  • Durchgangswiderstand RD
    Dieser beschreibt den Widerstand der Probe (= Gesamtwiderstand abzüglich der bekannten GDL-Widerstände).
  • Bulkwiderstand RΩ
    Dieser beschreibt den Widerstand, welcher über die passiv messenden, in die Bipolarplatten eindringenden Messspitzen gemessen wird. Zu beachten ist hierbei, dass bei der Messung von Proben mit geringer Querleitfähigkeit (metallische Materialien) an der Oberfläche, kein Bulkwiderstand bestimmt werden kann. Des Weiteren beinhaltet dieser bei mehrteiligen BPP die internen Kontaktübergangswiderstände.
  • Kontaktwiderstand RK
    Dieser beschreibt den einfachen Kontaktwiderstand von GDL zu BPP.

Durch eine geeignete Software werden verschiedene Anpressdrücke (3 - 30 bar) angefahren. Bei jedem Druck werden 4 verschiedene Ströme, gemäß den zu erwartenden Widerständen, angelegt und der Spannungsabfall an den Messpolen sowie den Messspitzen gemessen. Im Anschluss werden die Widerstände gemäß dem ohmschen Gesetz berechnet und jedem Druck ein aus vier Werten gemittelter Widerstand zugeordnet.

Messtechnik BPP
Messtechnik BPP

Der qualitative Verlauf der Widerstand-Druck-Kurve ist aufgrund der, mit steigendem Druck, besseren Kontaktierung innerhalb der gesamten Messstrecke eine, sich asymptotisch einem theoretischen Grenzwert annähernde Parabel.

Aufstellung der flächenspezifischen Einzelwiderstände

Wir bieten diese Vermessung und weitere Charakterisierungsmöglichkeiten von Materialien als Dienstleistung an, bitte sprechen Sie uns an

Letzte Änderung:  17.02.2017