DE102020216002A1 - Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte - Google Patents

Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte Download PDF

Info

Publication number
DE102020216002A1
DE102020216002A1 DE102020216002.3A DE102020216002A DE102020216002A1 DE 102020216002 A1 DE102020216002 A1 DE 102020216002A1 DE 102020216002 A DE102020216002 A DE 102020216002A DE 102020216002 A1 DE102020216002 A1 DE 102020216002A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sealing material
copolymer
sealing
polymer
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020216002.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Anton Ringel
Andreas Ringk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020216002.3A priority Critical patent/DE102020216002A1/de
Priority to PCT/EP2021/082074 priority patent/WO2022128303A1/de
Priority to CN202180087603.8A priority patent/CN116670869A/zh
Publication of DE102020216002A1 publication Critical patent/DE102020216002A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181—Acids containing aromatic rings
    • C08G63/185—Acids containing aromatic rings containing two or more aromatic rings
    • C08G63/187—Acids containing aromatic rings containing two or more aromatic rings containing condensed aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181—Acids containing aromatic rings
    • C08G63/185—Acids containing aromatic rings containing two or more aromatic rings
    • C08G63/187—Acids containing aromatic rings containing two or more aromatic rings containing condensed aromatic rings
    • C08G63/189—Acids containing aromatic rings containing two or more aromatic rings containing condensed aromatic rings containing a naphthalene ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/199—Acids or hydroxy compounds containing cycloaliphatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte für den Einsatz in einer Brennstoffzelle, aufweisend zumindest ein Polymermaterial, wobei das Polymermaterial Grundwiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (A): [F1-Ar1-F2-A1] und (B): [F3-Ar2-F4-A2] aufweist, worin A1und A2für eine Alkylgruppe steht, F1, F2, F3, F4für eine funktionelle Gruppe steht, Ar1, Ar2für ein aromatisches System steht und wobei A1≢ A2und/oder Ar1≢ Ar2ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Erzeugnis nach Gattung des unabhängigen Erzeugnisanspruchs sowie einer Verwendung nach Gattung des unabhängigen Verwendungsanspruchs.
  • Stand der Technik
  • Dichtmaterialien zur Verwendung in Brennstoffzellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist bspw. die Verwendung von Polyethylennaphtalat (PEN) als Dichtmaterial zur Abdichtung von Teilen einer Brennstoffzelle bekannt. PEN ist hierbei insbesondere für die hohen Einsatztemperaturen beim Betrieb von Brennstoffzellen geeignet. Ein großer Nachteil der Verwendung von Polyethylennaphtalat sind allerdings die hohen Herstellungskosten, die insbesondere im Zuge der Etablierung von Brennstoffzellenfahrzeugen als zukünftiges Mobilitätskonzept minimiert werden sollen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Erzeugnis mit den Merkmalen des unabhängigen Erzeugnisanspruchs sowie eine Verwendung nach Gattung des unabhängigen Verwendungsanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Erzeugnis beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Dichtmaterial gemäß dem Hauptanspruch dient insbesondere der Verwendung zur Abdichtung von Brennstoffzellenkomponenten. Hierbei ist der Vorteil des Erzeugnisses vor allem darin zu sehen, dass aufgrund seines definierten bzw. definierbaren strukturellen Aufbaus eine zielgerichtete Einstellung gewünschter Eigenschaften erzielt werden kann. Zudem kann auf diese Weise ein vorteilhafter Kompromiss zwischen einer kostengünstigen Herstellung einerseits und wünschenswerten Eigenschaften andererseits vorgenommen werden.
  • Das erfindungsgemäße Dichtmaterial kann vorzugsweise zur Abdichtung von Teilen einer Brennstoffzelle, insbesondere zur Abdichtung einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle verwendet werden. Das Dichtmaterial kann hierbei vollflächig oder auch nur tlw. auf die abzudichtenden Flächen aufgetragen werden bzw. auftragbar sein.
  • Das erfindungsgemäße Dichtmaterial weist hierbei zumindest ein Polymermaterial auf, wobei das Polymermaterial Grundwiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (A): [F1-Ar1-F2-A1] und (B): [F3-Ar2-F4-A2] aufweist. Hierbei stehen A1 und A2 jeweils für eine Alkylgruppe, F1, F2, F3, F4 für eine funktionelle Gruppe und Ar1, Ar2 für ein aromatisches System. Das erfindungsgemäße Dichtmaterial zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass A1 ≠ A2 und/oder Ar1 ≠ Ar2.
  • Im Rahmen der Erfindung ist dabei erkannt worden, dass bei einer derartigen Struktur, unter Voraussetzung, dass A1 ≠ A2 und/oder Ar1 ≠ Ar2 ist, eine kostengünstige Herstellung eines Dichtmaterials erzielbar ist, das sich insbesondere für den Einsatz in Brennstoffzellen eignet.
  • Unter einem Polymermaterial wird gegenständlich insbesondere ein makromolekulares Material verstanden, das aus regelmäßigen Grundwiederholungseinheiten - sogenannten konstitutionellen Repetetiereinheiten - gebildet ist bzw. aus diesen besteht. Diese Grundwiederholungseinheiten bzw. konstitutionellen Repetetiereinheiten können insbesondere als kleinste sich wiederholende Einheiten innerhalb des Polymers angesehen werden.
  • Als Alkylgruppe wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise jede einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit der allgemeinen Formel CnH2n+1 verstanden. Unter einer funktionellen Gruppe kann erfindungsgemäß insbesondere eine charakteristische Gruppe einer Verbindung verstanden werden, die die Stoffeigenschaften und das Reaktionsverhalten der betreffenden Verbindung maßgeblich bestimmt. Unter einem aromatischen System werden im Rahmen der Erfindung insbesondere Verbindungen verstanden, die eine Gesamtanzahl von 4n+2 Π-Elektronen aufweisen. Unter dem Ausdruck A1 ≠ A2 bzw. A1 ≠ Ar2 wird gegenständlich insbesondere verstanden, dass die Alkylgruppe A1 sich chemisch von der Alkylgruppe A2 unterscheidet, bzw. dass das aromatische System Ar1 sich chemisch von dem aromatischen System Ar2 unterscheidet.
  • Im Hinblick auf eine vorteilhafte Kosteneinsparung bei der Herstellung des gegenständlichen Dichtmaterials kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Polymermaterial zumindest 20%, vorzugsweise zumindest 50%, insbesondere mehr als 50% an Grundwiederholungseinheiten der Formel (B) aufweist, jeweils bezogen auf den Stoffmengenanteil der Summe der Grundwiederholungseinheiten der Formel (A) und (B).
  • Im Hinblick auf ein zuverlässiges Dichtverhalten selbst bei höheren Temperaturen, wie sie normalerweise beim Betrieb von Brennstoffzellen auftreten, kann gegenständlich insbesondere vorgesehen sein, dass das Dichtmaterial einen Glaspunkt von größer 78°C, vorzugsweise von größer 90°C, insbesondere von größer 100°C aufweist. Vorzugsweise können der Glaspunkt bzw. die Glasübergangstemperatur des Polymers zwischen 78°C und 120 °C betragen. Bei dem Erreichen des Glaspunktes bzw. der Glasübergangstemperatur geht ein Polymer in einen gummiartigen bzw. zähflüssigen Zustand über, in dem kein zuverlässiges Dichtverhalten mehr gewährleistbar ist. Zur Gewährleistung einer möglichst hohen Elastizität kann es ferner von Vorteil sein, wenn das Dichtmaterial bei 20 °C ein Elastizitätsmodul (nach Young) von zumindest größer 4GPa, vorzugsweise von größer 4,25 GPa, insbesondere von größer 4,5 GPa aufweist. Bei höheren Temperaturen von 150 °C kann das Dichtmaterial zudem vorteilhafterweise ein Elastizitätsmodul (nach Young) von zumindest größer 1GPa, vorzugsweise größer 1,5 GPa, insbesondere größer 2,5 GPa aufweisen. Ebenso ist es im Hinblick auf ein vorteilhaftes Dichtverhalten vorstellbar, dass das Dichtmaterial bei Einsatztemperaturen in Brennstoffzellen von bspw. 150 °C nach 30 min. eine Materialschrumpfung von weniger als 0,1 %, vorzugsweise von weniger als 0,075 % gegenüber seinem Volumen bei 20 °C aufweist.
  • Im Hinblick auf eine möglichst zielgerichtete Einstellung der Eigenschaften des Dichtmaterials kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise insbesondere vorgesehen sein, dass das Polymermaterial in Form eines Blendmaterials aus zumindest zwei unterschiedlichen Polymeren gebildet ist, wobei vorzugsweise das zumindest eine Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (A) und das zumindest andere Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (B) aufweist, wobei das Polymermaterial insbesondere zumindest tlw. mischbar gebildet ist. Ebenso ist es dagegen vorstellbar, dass das Polymermaterial nicht mischbar gebildet ist und bspw. innerhalb seines Volumens uneinheitliche physikalische Eigenschaften aufweist. Im Rahmen der Ausbildung des Dichtmaterials als Blendmaterial kann das Polymermaterial insbesondere zumindest zwei unterschiedliche Schmelzpunkte und/oder zumindest zwei unterschiedliche Glasübergangspunkte aufweisen. Ebenso ist es denkbar, dass das Dichtmaterial mehr als zwei unterschiedliche Schmelzpunkte und/oder mehr als zwei unterschiedliche Glasübergangspunkte aufweist, bspw. wenn das Polymermaterial in Form einer Mischung aus verschiedenen Blendmaterialien oder einer Mischung aus Blendmaterial und Copolymeren gebildet ist.
  • Ebenso ist es im Hinblick auf eine möglichst zielgerichtete Einstellung der Eigenschaften des Dichtmaterials denkbar, dass das Polymermaterial ein Copolymer aufweist, vorzugsweise in Form eines Copolymers gebildet ist, wobei das Copolymer insbesondere aus zumindest zwei unterschiedlichen Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) zusammengesetzt ist.
  • Um die Eigenschaften des Dichtmaterials weiter zielgerichtet anpassen zu können, kann erfindungsgemäß zudem vorgesehen sein, dass die Grundeinheiten wahlweise Verzweigungsgruppen bzw. Restgruppen aufweisen.
  • Die Verzweigungsgruppen bzw. Restgruppen können dabei grundlegend verschiedene Anordnungen einnehmen. So können die Verzweigungsgruppen bzw. Restgruppen einerseits eine zufällige räumliche Anordnung zueinander aufweisen und somit ataktisch angeordnet sein. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Verzweigungsgruppen bzw. Restgruppen alle in dieselbe Richtung angeordnet sind und somit isotaktisch angeordnet sind. Schließlich ist es auch vorstellbar, dass die Verzweigungsgruppen bzw. Restgruppen alternierend in die eine und die andere Richtung angeordnet sind und somit syndiotaktisch zueinander angeordnet sind.
  • Im Rahmen einer möglichst großen Vielfalt an einstellbaren Eigenschaften des Dichtmaterials ist es ferner vorstellbar, dass das Copolymer als statistisches Copolymer und/oder Gradientcopolymer und/oder alternierendes Copolymer und/oder Blockcopolymer und/oder Pfropfcopolymer gebildet ist. Hierbei kann die Reihenfolge der Monomere insbesondere alternierend, statistisch oder auch graduell verteilt sein. Auch eine Ausbildung des Copolymers als Block-Copolymer ist denkbar.
  • Im Rahmen eines möglichst großen Spielraums hinsichtlich der Anpassung von Eigenschaften des Dichtmaterials, kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass A1 und/oder A2 eine C1- bis C20-Alkylgruppe und/oder eine cyclische Alkylgruppe ist. Im Rahmen einer C1- bis C20-Alkylgruppe versteht sich, dass wahlweise eine Mehrzahl von CH-Restgruppen in die Alkylkette eingebaut sein können, wobei die Restgruppen wiederum ataktisch, isotaktisch oder syndiotaktisch zueinander angeordnet sein können. Eine cyclische Alkylgruppe kann ferner vorzugsweise als Cyclobutangruppe oder eine Cyclohexangruppe gebildet sein. Ebenso können auch Cyclopropangruppen oder Cyclopentangruppen vorgesehen sein.
  • Im Hinblick auf eine einfache Einstellung bzw. Einstellbarkeit von gewünschten Eigenschaften des Dichtmaterials ist es ferner denkbar, dass F1 und/oder F2 und/oder F3 und/oder F4 dieselbe funktionelle Gruppe sind, wobei die funktionelle Gruppe vorzugsweise eine Carbonyl-Funktion aufweist, insbesondere als Ester gebildet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass F1 und/oder F2 und/oder F3 und/oder F4 zumindest tlw. unterschiedliche funktionelle Gruppen sind. Als funktionelle Gruppen können vorzugsweise Gruppen vorgesehen sein, die zumindest ein Sauerstoffatom aufweisen, wie neben Estern auch Alkohole, Phenole, Ether, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Peroxide, Peroxycarbonsäuren, Anhydride oder dergleichen. Ebenso bieten sich zur gezielten Einstellung spezifischer Eigenschaften des Dichtmaterials funktionelle Gruppen an, die die zumindest ein Schwefelatom aufweisen, wie Sulfonsäuren, Sulfensäuren, Thiocarbonsäuren, Sulfinsäuren, Thiolester, Sulfoxide, Sulfonsäureester, Sulfonsäurehalogenide, Thiole, Thioether, Thioketone, Thioaldehyde oder ähnliche Verbindungen. Ebenso bieten sich zur gezielten Einstellung spezifischer Eigenschaften des Dichtmaterials funktionelle Gruppen an, die die zumindest ein Stickstoffatom aufweisen, wie Amide, Amine, Imide, Carbonsäureamide, Carbonsäurehydrazide, Nitrile, Oxime, Hydrazone, Hydrazine, Nitroverbindungen, Nitrosoverbindungen, Azoverbindungen, Diazoverbindungen, Isocyanide, Cyanate, Isocyanate, Thiocyanate, Isothiocyanate oder dergleichen. Zudem bieten sich zur gezielten Einstellung spezifischer Eigenschaften des Dichtmaterials auch funktionelle Gruppen an, die zumindest ein Halogenatom aufweisen, wie Halogenide, Halogenkohlenwasserstoffe, Carbonsäurehalogenide, Sulfonsäurehalogenide oder ähnliche Verbindungen. Des Weiteren sind auch weitere funktionelle Gruppen zur gezielten Einstellung spezifischer Eigenschaften des Dichtmaterials geeignet, wie bspw. Alkene oder Alkine.
  • Hinsichtlich eines zuverlässigen Dichtverhaltens auch bei höheren Temperaturen kann gegenständlich insbesondere vorgesehen sein, dass die Formel (A) Naphalin als aromatisches System aufweist, wobei die Formel (A) vorzugsweise als Polyethylennaphthalat (PEN) ausgebildet ist. Ebenso ist es vorstellbar, dass das aromatische System in Form von Anthracen, Tetracen, Phenanthren, Triphenylen, Pyren oder dergleichen ausgebildet ist.
  • Hinsichtlich einer besonders kostengünstigen Herstellung des gegenständlichen Dichtmaterials kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise insbesondere vorgesehen sein, dass die Formel (B) Benzol als aromatisches System aufweist, wobei die Formel (B) vorzugsweise als Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet ist.
  • Ebenso ist es denkbar, dass das Polymermaterial in Form eines Polyesters gebildet ist, wobei Ar1 und Ar2 vorzugsweise in Form einer Benzolgruppe gebildet sind, wobei A1 und A2 insbesondere in Form einer cyclischen Alkylgruppe gebildet sind. Vorteilhafterweise können die cyclischen Alkylgruppen unterschiedlich ausgebebildet sein, insbesondere als Cyclohexan und Cyclobutan. Eine solche Struktur ist unter anderem als „Tritanium“ bekannt und vorteilhafterweise zur Verwendung als Dichtmaterial in Brennstoffzellensystemen einsetzbar.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verwendung eines voranstehend beschriebenen Dichtmaterials innerhalb einer Brennstoffzelle, insbesondere zur Abdichtung einer Bipolarplatte. Damit weist die gegenständliche Verwendung die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Dichtmaterial beschrieben worden sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der einzelne Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Ausführungsbeispiele:
  • Gemäß den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen sind verschiedene beispielhafte Polymermaterialien des erfindungsgemäßen Dichtmaterials dargestellt. Die Dichtmaterialien können die Polymermaterialien vorzugsweise zu einem großen Anteil umfassen, insbesondere kann das Dichtmaterial aus einem oder mehreren der gezeigten Polymermaterialien bestehen. Es versteht sich, dass die nachfolgend dargestellten Polymermaterialien nur zur Illustration und nicht zur Einschränkung angeführt sind.
  • 1. Ausführungsbeispiel:
  • Figure DE102020216002A1_0001
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Polymermaterial in Form eines Blendmaterials aus zumindest zwei unterschiedlichen Polymeren gebildet, wobei vorzugsweise das zumindest eine Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (A) und das zumindest andere Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (B) aufweist. Das Polymer der Formel (A) ist vorliegend in Form von Polyethylennaphthalat (PEN) gebildet und weist als funktionelle Gruppen F1 und F2 einen Ester auf, wohingegen das aromatische System Ar1 als Naphtalin und der Alkylrest A1 als Ethylrest gebildet ist. Das Polymer der Formel (B) ist vorliegend in Form von Polyethylenterephthalat (PET) gebildet und weist als funktionelle Gruppen F3 und F4 ebenfalls je einen Ester auf, wohingegen das aromatische System Ar1 als Benzol und der Alkylrest A2 als Ethylrest gebildet ist.
  • 2. Ausführungsbeispiel:
  • Figure DE102020216002A1_0002
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Polymermaterial wieder in Form eines Blendmaterials aus zumindest zwei unterschiedlichen Polymeren gebildet, wobei vorzugsweise das zumindest eine Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (A) und das zumindest andere Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (B) aufweist. Als einzigen Unterschied zu dem Blendpolymer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Polymer der Formel (A) anstelle von Naphtalin als aromatisches System Ar1 Anthracen auf. Es versteht sich, dass die einzelnen Bestandteile F1, Ar1, F2, A1, F3, Ar2, F4, A2 beliebig variiert werden können, um die Eigenschaften des Polymers und damit auch des erfindungsgemäßen Dichtmaterials gezielt anzupassen.
  • 3. Ausführungsbeispiel:
  • Figure DE102020216002A1_0003
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Polymermaterial in Form eines Copolymers der Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) zusammengesetzt, wobei der Copolymerteil der Formel (A) wieder in Form von Polyethylennaphthalat (PEN) gebildet ist und als funktionelle Gruppen F1 und F2 einen Ester, als aromatisches System Ar1 Naphtalin und als Alkylrest A1 einen Ethylrest aufweist, wohingegen das der Copolymerteil der Formel (B) in Form von Polyethylenterephthalat (PET) gebildet ist und als funktionelle Gruppen F3 und F4 ebenfalls je einen Ester, als aromatisches System Ar1 Benzol und als Alkylrest A2 ebenfalls Ethyl aufweist.
  • Es versteht sich, dass im Rahmen der Ausführungsform des Polymers als Copolymer verschiedenste Zusammensetzungen aus den Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) möglich sind (bspw. neben A-B-A-B ..., A-A-B-B-..., A-B-B-A..., B-A-A-B... usw.). Hierbei kann das Copolymer bspw. als statistisches Copolymer und/oder Gradientcopolymer und/oder alternierendes Copolymer und/oder Blockcopolymer und/oder Pfropfcopolymer gebildet sein.
  • 4. Ausführungsbeispiel:
  • Figure DE102020216002A1_0004
  • Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Polymermaterial wiederum in Form eines Copolymers der Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) zusammengesetzt, wobei das Polymer der Formel (A) als einzigen Unterschied zu dem Copolymer gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel anstelle von Naphtalin als aromatisches System Ar1 Anthracen aufweist.
  • 5. Ausführungsbeispiel:
  • Figure DE102020216002A1_0005
  • Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist das Polymermaterial ebenfalls in Form eines Copolymers der Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) zusammengesetzt, wobei das Polymermaterial in Form eines Polyesters gebildet ist, wobei Ar1 und Ar2 in Form einer Benzolgruppe gebildet sind und A1 und A2 in Form einer cyclischen Alkylgruppe, nämlich in Form von Cyclohexan und Cyclobutan gebildet sind. Ein solches Material ist unter dem Namen „Tritanium“ bekannt und ist - wie im Rahmen der Erfindung erkannt wurde - ein geeigneter Kandidat eines Polymers für ein erfindungsgemäßes Dichtmaterial für den Einsatz in Brennstoffzellen.

Claims (11)

  1. Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte für den Einsatz in einer Brennstoffzelle, aufweisend: - zumindest ein Polymermaterial, - wobei das Polymermaterial Grundwiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (A): [F1-Ar1-F2-A1] und (B): [F3-Ar2-F4-A2] aufweist, wobei - A1 und A2 für eine Alkylgruppe steht, - F1, F2, F3, F4 für eine funktionelle Gruppe steht, - Ar1, Ar2 für ein aromatisches System steht, dadurch gekennzeichnet, dass A1 ≠ A2 und/oder A1 ≠ Ar2.
  2. Dichtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial einen Glaspunkt von größer 78°C, vorzugsweise von größer 90°C, insbesondere von größer 100°C aufweist.
  3. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial in Form eines Blendmaterials aus zumindest zwei unterschiedlichen Polymeren gebildet ist, wobei vorzugsweise das zumindest eine Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (A) und das zumindest andere Polymer Grundwiederholungseinheiten der Formel (B) aufweist, wobei das Polymermaterial insbesondere zumindest teilweise mischbar gebildet ist.
  4. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein Copolymer aufweist, vorzugsweise in Form eines Copolymers gebildet ist, wobei das Copolymer insbesondere aus zumindest zwei unterschiedlichen Grundwiederholungseinheiten der Formeln (A) und (B) zusammengesetzt ist.
  5. Dichtmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer als statistisches Copolymer und/oder Gradientcopolymer und/oder alternierendes Copolymer und/oder Blockcopolymer und/oder Pfropfcopolymer gebildet ist.
  6. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass A1 und/oder A2 eine C1 bis C20-Alkylgruppe und/oder eine cyclische Alkylgruppe ist.
  7. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass F1 und/oder F2 und/oder F3 und/oder F4 dieselbe funktionelle Gruppe sind, wobei die funktionelle Gruppe vorzugsweise eine Carbonyl-Funktion aufweist, insbesondere als Ester gebildet ist.
  8. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Formel (A) Naphtalen als aromatisches System aufweist, wobei die Formel (A) vorzugsweise als Polyethylennaphalat (PEN) ausgebildet ist.
  9. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Formel (B) Benzol als aromatisches System aufweist, wobei die Formel (B) vorzugsweise als Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet ist.
  10. Dichtmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial in Form eines Polyesters gebildet ist, wobei Ar1 und Ar2 vorzugsweise in Form einer Benzolgruppe gebildet sind, wobei A1 und A2 insbesondere in Form einer cyclischen Alkylgruppe gebildet sind.
  11. Verwendung eines Dichtmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche innerhalb einer Brennstoffzelle, insbesondere zur Abdichtung einer Bipolarplatte.
DE102020216002.3A 2020-12-16 2020-12-16 Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte Pending DE102020216002A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020216002.3A DE102020216002A1 (de) 2020-12-16 2020-12-16 Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte
PCT/EP2021/082074 WO2022128303A1 (de) 2020-12-16 2021-11-18 Dichtmaterial zur abdichtung einer bipolarplatte
CN202180087603.8A CN116670869A (zh) 2020-12-16 2021-11-18 用于密封双极板的密封材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020216002.3A DE102020216002A1 (de) 2020-12-16 2020-12-16 Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020216002A1 true DE102020216002A1 (de) 2022-06-23

Family

ID=78819505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020216002.3A Pending DE102020216002A1 (de) 2020-12-16 2020-12-16 Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN116670869A (de)
DE (1) DE102020216002A1 (de)
WO (1) WO2022128303A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734620A1 (de) 1996-11-07 1998-05-14 Bock Orthopaed Ind Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einer Polymerlegierung
DE10311063A1 (de) 2003-03-13 2004-09-23 Basf Ag Verwendung einer Stabilisatormischung in thermoplastischen Formmassen
DE69824550T2 (de) 1997-01-31 2005-08-25 Polymers Australia Pty Ltd. Modifizierte polyester
DE602004006773T2 (de) 2003-11-06 2007-10-11 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Verfahren zur herstellung einer porösen kunststoffolie und kunststoffolie
DE102019217573A1 (de) 2018-12-24 2020-06-25 Hyundai Motor Company Wärmebehandlungsvorrichtung und -verfahren für membranelektrodenanordnungen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9777111B2 (en) * 2005-10-20 2017-10-03 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. PET polymer with improved properties
JP2009081041A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Toyo Seikan Kaisha Ltd 燃料電池用燃料カートリッジ
CN101992570B (zh) * 2010-08-26 2015-03-25 昆山永翔光电科技有限公司 锂电池封装铝塑膜
DE202016103172U1 (de) * 2016-06-15 2016-08-01 Laufenberg GmbH Dichtung, vorzugsweise zum Abdichten einer zumindest zwei Bipolarplatten umfassenden Zelle zur Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie oder zur Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734620A1 (de) 1996-11-07 1998-05-14 Bock Orthopaed Ind Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einer Polymerlegierung
DE69824550T2 (de) 1997-01-31 2005-08-25 Polymers Australia Pty Ltd. Modifizierte polyester
DE10311063A1 (de) 2003-03-13 2004-09-23 Basf Ag Verwendung einer Stabilisatormischung in thermoplastischen Formmassen
DE602004006773T2 (de) 2003-11-06 2007-10-11 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Verfahren zur herstellung einer porösen kunststoffolie und kunststoffolie
DE102019217573A1 (de) 2018-12-24 2020-06-25 Hyundai Motor Company Wärmebehandlungsvorrichtung und -verfahren für membranelektrodenanordnungen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022128303A1 (de) 2022-06-23
CN116670869A (zh) 2023-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1694887C3 (de) Polymerenverschnitte, bestehend aus Kohlenwasserstoffkautschuk und Polyurethan und deren Verwendung
DE102016118453A1 (de) Polyrotaxan-umfassende Zusammensetzung und Produkt, das diese enthält
EP0010601B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Elastomeren
DE1450364A1 (de) Zusammengesetzter Dichtungsring und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102007047079A1 (de) Gummimaterial eines Wischblattes für Scheibenwischer und Verfahren zu dessen Herstellung
DE1025136B (de) Verfahren zur Herstellung von elastomeren homogenen Formkoerpern oder Schaumkoerpern
EP3833707B1 (de) Vernetzung von polyaryletherketonen
DE1570514A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Loesungen von elastomere Faeden bildenden Polyurethanmischpolymerisaten
DE2333966B2 (de) Unter wasserausschluss lagerfaehige plastische fungicid wirkende organopolysiloxanformmassen
EP0039396B2 (de) Ternäre thermoplastische Formmasse enthaltend Propylen-Homopolymer
DE102020216002A1 (de) Dichtmaterial zur Abdichtung einer Bipolarplatte
DE3401753A1 (de) Verfahren zur herstellung von polyurethanen, polyurethane mit aromatischen aminoendgruppen und ihre verwendung
DE2628991A1 (de) Polyorganosiloxanzubereitung
DE2618954C3 (de) Thermoplastische Elastomerzusammensetzung
DE102015221864A1 (de) Bauwerkslager
DE1247012B (de) Verfahren zum Vulkanisieren von AEthylen-Propylen-Copolymerisaten mit Peroxyden
DE1283422B (de) Verfahren zur Herstellung von UEberzuegen auf Polyurethanbasis
DE102012101614A1 (de) Vorrichtung zum Verschließen eines Gehäuses eines Steckverbinders
DE2159604C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polyurethandispersion und deren Verwendung
DE102016110394A1 (de) Verwendung von Cyclodextrinen zur Erhöhung der Oberflächenenergie polymerer Kunststoffe
DE1618276A1 (de) Verfahren zur Fraktionierung organischer Verbindungen
DE1694269B2 (de) Form- oder Überzugsmassen auf Basis von Polyurethanen und Epoxyharzen
DE1929742A1 (de) Halogenhaltige polymere Kautschukmassen
DE2248581A1 (de) Polyurethan-teer-masse
DE2013316A1 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified