PPA macht Brennstoffzellen effizienter

Nuvera Fuel Cells verwendet Polyphthalamid (PPA) von BASF-in Bauteilen seiner neuen 45-kW-Brennstoffzellenmotoren. Das PPA ersetzt Alumiumdruckguss.

Der amerikanische Motoren-Hersteller Nuvera Fuel Cells verwendet jetzt das Polyphthalamid (PPA) Ultramid Advanced N der BASF zur Fertigung von mehreren Bauteilen seiner neuen 45-kW-Brennstoffzellenmotoren. Diese sollen im Laufe der nächsten drei Jahre in Linienbussen und Lieferfahrzeugen in China eingesetzt werden.

Für Bauteile wie Medienverteiler, Thermostatgehäuse, Rückschlagventil, Ejektoren und Abgasleitungen ist es wichtig, dass die Eigenschaften des eingesetzten Materials über einen breiten Temperaturbereich stabil bleiben. Ultramid Advanced N3HG6 weist thermische und chemische Beständigkeit, gute mechanische Eigenschaften und hohe Schlagzähigkeit auf. Hinzu kommen eine gute Dimensionsstabilität und ein stabiles Langzeitverhalten.

Einige der Bauteile im Kühlwasser-, Luft- oder Wasserstoffkreislauf sind verschiedenen Medien ausgesetzt – hier ist das PPA-Compound (PA9T) besonders geeignet, weil es hervorragende chemische Beständigkeit zeigt und die hohen Reinheitsanforderungen für sensible Anwendungen in Brennstoffzellen und elektronischen Bauteilen erfüllt.

Für den Brennstoffzellenmotor E-45 stand Nuvera vor der Herausforderung, eine leichte Alternative für verschiedene, bisher aus Aluminiumdruckguss hergestellte Bauteile und Hochtemperaturschläuche zu finden. Dafür werden jetzt Hochleistungskunststoffe eingesetzt, was die Fertigung von Brennstoffzellenmotoren in der Großserienproduktion ermöglicht.

Mit seiner sehr guten Steifigkeit und Festigkeit, seiner großen Zähigkeit sowie seinem guten Verschleiß- und Gleitreibeverhalten gewährleistet Ultramid Advanced N3HG6 die Sicherheit und Qualität der Motorteile. In umfangreichen Tests für Anwendungen in Kontakt mit Kühlmitteln hat der Werkstoff gezeigt, dass er einer Dauereinsatztemperatur von 105 °C für 10.000 bis 20.000 Stunden in einem Gemisch von Ethylenglykol, Wasser und Wasserstoff standhalten kann. Darüber hinaus trägt das PPA dazu bei, dass Kraftstoff- und Gaspermeation sowie flüchtige Bestandteile auf sehr geringem Niveau bleiben, und verhindert so Korrosion oder Ablagerungen im Motorsystem.

„Mit dem PPA ist es uns gelungen, die Stückkosten im Vergleich zu Metall zu senken und termingerecht marktreif zu werden. BASF hat uns bei der Auslegung einiger kritischer Teile wie z.B. den Verteilerabdeckungen maßgeblich unterstützt“, sagt Gus Block, Leiter Marketing und Regierungsbeziehungen bei Nuvera Fuel Cells.

„Besonders bei den Dauereinsatztemperaturen im konditionierten Zustand waren gängige Kunststoffe überfordert“, erklärt Jim Peet, Business Development Manager für PPA bei der BASF. „Dank unseres Wissens über Automobilbauteile aus Kunststoff, der CAE-Unterstützung unserer Simulationssoftware Ultrasim sowie eines breiten PPA-Portfolios waren wir in der Lage, das passende Material für die verschiedenen Brennstoffzellenteile anzubieten.“

mg