Die vorliegende Erfindung betrifft eine Separatorplatte, ein Verfahren zur Herstellung der Separatorplatte sowie deren Verwendung.

Separatorplatten beziehungsweise Bipolarplatten in Protonen-Austausch-Membran (PEM)- Brennstoffzellen, Phosphorsäure Brennstoffzellen oder Redoxflow-Batterien sind entweder metall- oder kohlenstoffbasiert. Metallische Platten sind zwar sehr stabil und können sehr dünn (<0,2 mm) ausgeführt sein, aber es ist notwendig das Metall vor Korrosion zu schützen und so die Lebensdauer des Gesamtsystems zu er höhen. Zum Korrosionsschutz werden metallische Platten häufig mit Edelmetallen oder Kohlenstoff/Graphit beschichtet. Dies hat den Nachteil, dass es sehr kostenin tensiv ist. Kohlenstoffbasierte Platten weisen kein Korrosionsproblem auf, sind aber mechanisch weniger stabil und haben deshalb hohe Wandstärken von typischer weise größer als 0,6 mm. Die hohen Wandstärken wirken sich sowohl negativ auf das Bauvolumen und Gewicht des Gesamtsystems aus als auch auf die höheren Kosten aufgrund eines höheren Herstellungsaufwandes und Materialeinsatzes. Dar über hinaus ist von Vorteil, wenn die Separatorplatte als Endlosmaterial hergestellt werden kann, da das Endprodukt in hohen Stückzahlen verbaut wird und dies die Produktionskosten senkt.

Als Vorprodukte für Gasdiffusionslagen in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batte- rien sind Kohlenstofffaserpapiere bekannt, wie beispielsweise in der EP1369528B1 beschrieben wird. Das dort beschriebene Verfahren kann in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt werden. Das Kohlenstofffaserpapier wird mit einem Phenolharz-Slurry imprägniert und anschließend carbonisiert bzw. graphitiert (siehe Ausführungsbeispiel 1 der EP1369528B1). Das Kohlenstofffaserpapier und auch noch das erste Zwischenprodukt nach Slurry Imprägnierung und Carbonisie- rung/Graphitierung weisen eine sehr hohe Porosität auf, wodurch sie eine sehr hohe Durchlässigkeit aufweisen und auch eine geringe mechanische Stabilität.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Separator platte, sowie deren Herstellung und Verwendung, welche die obigen Nachteile des Standes der Technik überwindet. Die Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Separatorplatte umfassend eine Monolage eines, mit einem duromeren Harz imprägnierten, kohlenstofffaserver stärkten Kohlenstoffes, wobei die Separatorplatte ein durchgehendes elektrisch leit fähiges Kohlenstoffnetzwerk und eine Dicke von kleiner 0,5 mm bevorzugt 0,1 bis 0,3 mm als auch eine Zugfestigkeit größer 30 MPa, bevorzugt größer 35 MPa, beson ders bevorzugt größer 45 MPa aufweist.

Im Rahmen der Erfindung wird unter einem durchgehenden elektrisch leitfähigen Netzwerk, ein Netzwerk verstanden, welches nicht unterbrochen ist.

Unter der Dicke der Separatorplatte wird die Wandstärke verstanden, wobei eine Dicke kleiner als 0,5 mm den Vorteil hat, dass sie mechanisch stabil genug ist und weniger Gewicht hat und damit verbunden weniger Bauvolumen innerhalb des La- genaufbaus der gesamten Brennstoffzelle benötigt. Mit einer Zugfestigkeit von größer 30 MPa ist die Separatorplatte ausreichend mechanisch stabil, weshalb sie mit geringer Dicke gefertigt und gehandhabt werden kann. Bei einer Dicke von größer als 0,5 mm steigt der Durchgangswiderstand so sehr an, so dass die gesamte Brennstoffzelle ineffizient wird.

Erfindungsgemäß weist die Separatorplatte einen Durchgangswiderstand von kleiner 8 mQcm ² , bevorzugt kleiner 5 mQcm ² , besonders bevorzugt kleiner 3 mQcm ² auf.

Bei einem Durchgangswiderstand von größer als 8 mQcm ² werden die ohmschen Verluste zu hoch und z.B. die Brennstoffzelle verliert an Effizienz und erwärmt sich zu stark. Die Messung des Durchgangswiderstandes wird unten beschrieben.

Vorteilhafterweise weist die Separatorplatte eine Dichte von kleiner 1 ,7 g/cm ³ , bevor zugt kleiner 1 ,4 g/cm ³ , besonders bevorzugt kleiner 1 ,3 g/cm ³ . Bei einer Dichte von größer 1,7 g/cm ³ wirken sich die Nachteile, des daraus resultierenden höheren Gewichtes der Separatorplatte negativ aus.

Erfindungsgemäß umfasst kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff eine Monolage eines Kohlenstofffasertextils mit Kohlenstoffbinder-Brücken zwischen den Kohlen stofffasern. Dies ermöglicht eine besonders dünne und zugfeste Separatorplatte auf grund der Faserverstärkung mit einer gleichzeitig noch guten Leitfähigkeit durch die Kohlenstoffbinder-Brücken zwischen den Kohlenstofffasern, wodurch ein durch gehendes elektrisches Leitfähigkeitsnetzwerk entsteht.

Vorteilhafterweise ist das Kohlenstofffasertextil aus der Gruppe Kohlenstofffaser papier, Kohlenstofffaservliesstoff, Kohlenstofffasergewebe oder Stapelfasergewebe.

Bei der Herstellung von Kohlenstofffaserpapieren wird ein Slurry einer wässrigen Kohlenstoffkurzfaser-Bindermischung auf ein Sieb in der Papiermaschine abgelegt. Nach dem Trockenschritt verbinden sich die Kurzschnittfasern miteinander und es kommt zu einer planaren Ausrichtung der Kohlenstofffasern in der Papierebene (zweidimensionale Struktur). Kohlenstofffaservliesstoffe sind dagegen dreidimensio nale Strukturen, die mittels Nass- oder Trocken legen von Kurzfasern hergestellt wer den, wobei die dreidimensionale Struktur durch mechanische Verfestigung mittels Nadeln oder Wasserstrahlen erzeugt wird. Bei Kohlenstofffasergeweben handelt es sich um textile Flächengebilde, wobei diese mindestens zwei Fadensysteme aufwei sen, die nicht parallel verlaufen und sich somit kreuzen. Bei Stapelfasergeweben handelt es sich um verwebte Garne aus streckgerissenen und verdrillten Filamenten.

Erfindungsgemäß umfasst das duromere Harz Harze aus der Gruppe Epoxidharz, Phenolharz, Furanharz oder Benzoxazinharz.

Durch das duromere Harz werden die Poren des Kohlenstofffasertextils verschlossen und gleichzeitig die auf dem Kohlenstoffnetzwerk basierte Leitfähigkeit aufrechterhal ten. Des Weiteren werden dadurch die Dichtigkeit und die mechanische Festigkeit erhöht.

Vorteilhafterweise umfasst das duromere Harz eindispergierte Füllstoffe.

Die Füllstoffe sind aus der Gruppe Ruß, expandierter Graphit, Naturgraphit oder syn thetischer Graphit, gemahlene Kohlenstofffasern oder Mischungen davon ausge wählt. Durch die Füllstoffe kann die Leitfähigkeit weiter gesteigert werden, da durch die Füllstoffe, das durchgehende leitfähige Kohlenstoffnetzwerk weiter ausgebaut wird. Je nach Morphologie der Füllstoffpartikel können diese auch positive Auswir kungen auf die Dichtigkeit der Separatorplatte haben, indem sie beispielsweise das Bilden von Poren durch eine bessere Benetzung des zu imprägnierenden Kohlen stoffnetzwerks verhindern oder bei einer Plättchen artigen anisotropen Morphologie eine verzahnte Lage als Gasbarriere ausbilden.

Erfindungsgemäß beträgt der Massenanteil an Füllstoffen 0 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 Gew.-%- 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 Gew.-%- 15 Gew.-%. We niger als 5 Gew.-% führen zu keiner genügenden Leitfähigkeitssteigerung und mehr als 40 Gew.-% führen zu hohen Viskositäten was zu Problemen bei der vollständigen Imprägnierung führen kann.

Vorteilhafterweise weist der Querschnitt der Separatorplatte einen Konzentrations gradienten der Füllstoffe auf. Dies bedeutet, dass die Füllstoffe, je nach Größe und Morphologie der Partikel überwiegend an der Oberfläche verbleiben können, so dass sich ein Konzentrationsgradient ausbildet. Dies bedeutet, dass im Äußeren Bereich der Separatorplatte eine höhere Konzentration an Füllstoffen vorliegt und im Inneren Bereich der Separatorplatte eine geringere Konzentration an Füllstoffen vorliegt. Der Konzentrationsgradient ist abhängig von der Art der Füllstoffe und insbesondere der Partikelgröße. Dadurch dass die Füllstoffe überwiegend an der Oberfläche verblei ben, wird die Dichtigkeit der Separatorplatte weiter erhöht und die Leitfähigkeit ver bessert sowie der Kontaktwiderstand reduziert.

Vorteilhafterweise weist die Separatorplatte einen Permeationskoeffizienten von klei ner 5x10 ⁵ cm ² /s, bevorzugt kleiner 1x IO ⁵ cm ² /s auf. Bei einem Permeationskoeffi zienten von kleiner 5x10 ^-5 cm ² /s kann von einer technisch dichten Separatorplatte gesprochen werden, das heißt die technische Dichtigkeit genügt den Anforderungen an die Verwendung als Separatorplatte für verschiedene Gas- oder Flüssigkeits räume.

Erfindungsgemäß weist die Oberfläche des mit dem duromeren Harz imprägnierten kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffs eine Strukturierung auf. Die Strukturierung ermöglicht ein gezieltes und kontrolliertes Heranführen von Gasen/Flüssigkeiten und das Abführen gegebenenfalls entstehender Reaktionsprodukte. Darüber hinaus kann die Strukturierung zur Wasserkühlung des Stackaufbaus genutzt werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Separa torplatte umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Kohlenstofffasertextils b) Imprägnieren des Kohlenstofffasertextils mit einem Kohlenstoffspender c) Hochtemperaturbehandlung unter Inertgasatmosphäre des imprägnier ten Kohlenstofffasertextils bei Temperaturen größer 1300 °C, bevorzugt größer 1700 °C, besonders bevorzugt größer 2000°C d) Bereitstellen eines duromeren Harzsystems e) Imprägnieren des in Schritt c) erhaltenen kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffs mit dem in Schritt d) bereitgestellten duromeren Harzsystem f) Aushärten und Verpressen des mit Harz imprägnierten kohlenstoff faserverstärkten Kohlenstoffs aus Schritt e) unter einem Druck von 1- 50 bar

Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Kohlenstoffspender in Schritt b) ein Harz mit einer Kohlenstoffausbeute von größer als 20 Gew.-% verstanden und dieses kann zusätzlich dazu mit Kohlenstoff, Graphit oder Ruß gefüllt sein. Unter einer Inert gasatmosphäre wird eine Stickstoff- oder Argon-Atmosphäre verstanden. Imprägnier schritte b) und e) können einseitig oder beidseitig erfolgen. Durch das Imprägnieren mit dem duromeren Harzsystem, Aushärten und Verpressen in den Schritten e) und f) wird die Dichtigkeit und die mechanische Festigkeit des kohlenstoffverstärkten Kohlenstoffs erhöht, weshalb die Separatorplatte sehr dünn ausgeführt sein kann.

Vorteilhafterweise kann nach Schritt f) ein Aktivieren der Oberfläche durch beidseiti ges Schleifen, Strahlen, chemische Behandlung oder eine Plasmabehandlung erfol gen. Durch das Aktivieren kann eine eventuell vorhandene elektrisch isolierende Schicht (Harzschicht) auf der Separatorplatte entfernt werden.

Vorteilhafterweise sind in das duromere Harzsystem 0 Gew.-% - 40 Gew.-%, bevor zugt 5 Gew.-% - 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 Gew.%- 15 Gew.%. Füllstoffe eindispergiert. Durch die Füllstoffe können die Leitfähigkeit und die Dichtigkeit weiter erhöht beziehungsweise verbessert werden. Vorteilhafterweise erfolgt der Pressschritt mit einem strukturierten Werkzeug. Unter einem Werkzeug wird eine Prägewalze, Umformungswalze oder Platte verstanden. Durch den Pressschritt mit einem strukturierten Werkzeug wird eine Umformung er reicht. Der Pressschritt lässt das duromere Harzsystem weiter in das Innere des Kohlenstofffasertextils eindringen, wobei die Füllstoffe, je nach Größe der Partikel überwiegend an der Oberfläche verbleiben können, so dass sich ein Konzentrations gradient ausbildet. Dies bedeutet, dass die Separatorplatte im Querschnitt einen Konzentrationsgradienten aufweist, dieser nimmt auf beiden Seiten der Separator platte vom Äußeren zum Inneren der Separatorplatte ab. Der Konzentrationsgradient ist abhängig von der Art der Füllstoffe und insbesondere der Partikelgröße. Dadurch dass die Füllstoffe überwiegend an der Oberfläche verbleiben, kann die Leitfähigkeit verbessert sowie der Kontaktwiderstand reduziert und es kann die die Dichtigkeit der Separatorplatte weiter erhöht werden.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren als kontinuierliches oder Batch-Verfahren aus geführt werden. Insbesondere das kontinuierliche Verfahren ist von Vorteil.

Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der Separatorplatte für Redox-Flow Batterien oder Brennstoffzellen oder auch als Elektrode für elektrostatische Luftreini gungsgeräte.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be schrieben.

Figur 1 : Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstofffaserver stärkten Kohlenstoffs (1) mit einem duromeren Harz (2)

Figur 2: Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstofffaserver stärkten Kohlenstoffs (1) mit einem duromeren Harz (2) und Füllstoffen (3) Figur 3: Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstofffaserver stärkten Kohlenstoffs (1) mit einem duromeren Harz (2) und Füllstoffen (3)

Figur 4: Rasterelektronenmikroskopaufnahme (REM) einer Monolage eines kohlen stofffaserverstärkten Kohlenstoffs (1)

Figur 5 zeigt ein Schliffbild einer erfindungsgemäßen Separatorplatte Diagramm 1: Durchgangswiderstandes als Funktion der Flächenpressung

Figur 1 zeigt eine Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstoff faserverstärkten Kohlenstoffes (1), welche mit einem duromeren Harz (2) imprägniert ist.

Figur 2 zeigt eine Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstoff faserverstärkten Kohlenstoffes (1), welche mit einem duromeren Harz (2) imprägniert ist und Füllstoffe (3) aufweist. Aufgrund der Art der Füllstoffe, tritt ein Konzentrations gradient auf, der dafür sorgt, dass die Füllstoffe nur sehr wenig in das Innere des po rösen kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffes (1) eindringen.

Figur 3 zeigt eine Separatorplatte (4) umfassend eine Monolage eines kohlenstoff faserverstärkten Kohlenstoffes (1), welche mit einem duromeren Harz (2) imprägniert ist und Füllstoffe (3) aufweist, aufgrund verschiedener Partikelgrößen des Füllstoffes, dringen kleinere Partikel weiter in das Innere des kohlenstofffaserverstärkten Kohlen stoffes (1 ) als größere.

Figur 4 zeigt eine REM- Aufnahme eines porösen kohlenstofffaserverstärkten Koh lenstoffs (1) vor der Abdichtung mit dem duromeren Harzsystem. Die Kohlenstoffbin derbrücken zwischen den Kohlenstofffasern sind deutlich zu erkennen. Die Kombina tion Faser und Binderbrücke erzeugen das durchgängige leitfähige Netzwerk.

Figur 5 zeigt ein Schliffbild einer erfindungsgemäßen Separatorplatte, wobei die äußeren Bereiche eine Füllstoffanreicherung aufweisen und im Inneren die Füllstoff konzentration geringer ist. Diagramm 1 zeigt den Durchgangswiderstand in Abhängigkeit vom Flächenpress druck. Hierbei wird deutlich, dass der anfängliche hohe Durchgangswiderstand (bei niedriger Flächenpressung) nicht nur den reinen Materialwiderstand darstellt, son dern einen erheblichen Anteil an Kontaktwiderstand widerspiegelt. Mit zunehmender Flächenpressung nimmt der Kontaktwiderstand ab und der gemessene Durchgangs widerstand wird durch den Materialwiderstandsbeitrag dominiert. Bei Flächenpres sungen im Bereich von 1-1,5 MPa ist annähernd ein stationäres Durchgangswider standsniveau erreicht. Ein Flächenpressungsniveau von 1 MPa entspricht in etwa den realen Anwendungsbedingungen in einem Brennstoffzellenstack. Diagramm 1 zeigt das Ausführungsbeispiel 1 zusammen mit einer Referenz Messung der außen liegenden GDL (Gasdiffusionslagen). Dabei sieht man, dass die zusätzliche Material lage der Separatorplatte nur einen kleinen Anteil am Gesamtwiderstand des Sand- wich-Lagenaufbaus mit 2 GDL Schichten hat.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen er läutert, wobei die Ausführungsbeispiele keine Einschränkung der Erfindung darstel len.

Die Herstellung eines Separatorplatte kann wie unten beschrieben erfolgen.

Messmethoden

Durchqanqswiderstand

Um einen anwendungsnahen Messwert für den Durchgangswiderstand zu erhalten, wird die resultierende ausgehärtete Separatorplatte in einem Lagensandwich analog zur Anordnung in einer Brennstoffzelle zwischen zwei Gasdiffusionsschichten (GDL 22BB; SIGRACET ^® ) vermessen. Dabei wird der Durchgangswiderstand R _z nach fol gender Formel berechnet:

AU A ß ^{z _ _} ÄT

Dabei ist AU die Spannung zwischen den Elektroden, A die Fläche der Probe und AI die Stromstärke. Die Elektroden sind mit Gold beschichtet, um mögliche Übergangswiderstände durch oxidierte Oberflächen zu vermeiden. Bei der Messung werden verschiedene An pressdrücke von 5 psi (US Einheit) bis 1,5 MPa angefahren und simultan die Schichtdicke bestimmt. Um den Einfluss der zusätzlichen Materiallagen aus GDL 22BB zu bestimmen, wurde eine Referenzmessung nur mit 2 GDL 22BB Lagen durchgeführt. Da sich die Materialwiderstände in dieser Reihenschaltung aufaddie ren, kann der Materialwiderstand der Probe als Differenz zwischen dem Widerstand des Lagenaufbaus GDL 22BB/Probe/GDL 22BB und der Referenzmessung zweier GDL 22BB Lagen bestimmt werden.

Permeationskoeffizient

Der Permeationskoeffizient wird nach DIN 51935:2019-06 gemessen.

Festigkeit

Die Ermittlung der Festigkeit wurde über Zugfestigkeitsversuche in Anlehnung an DIN EN ISO 13934-1:2013-08 durchgeführt. Während bei der normkonformen Prü fung als Prüfkörpergeometrie Balken mit einer Länge von 160 mm und einer durch gehend konstanten Breite von 50 mm verwendet werden, wurde in Abweichung dazu, hier eine taillierte Probengeometrie verwendet, welche bei gleicher Länge in der freien Risslänge ebenfalls eine Breite von 50 mm aufweist, im Einspannbereich jedoch eine Breite von 80 mm besitzt, um ein Versagen innerhalb des Einspann bereichs zu vermeiden.

Dichte

Die geometrische Dichte wurde durch Wiegen einer kreisrunden Probe mit einem Durchmesser von 50 mm bestimmt.

Die Herstellung der Monolage eines kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffs kann beispielsweise wie in der EP1369528B1 beschrieben, erfolgen.

Ausführungsbeispiel 1 :

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird mit Hilfe eines Filmaufziehge- rätes mit einem 180 gm dicken Epoxidharzfilm (2) einseitig beschichtet, wobei in das Epoxidharz 7 Gew.-% Leitruß (Super P von der Firma Imerys Graphite & Carbon) eindispergiert sind. Anschließend wird die beschichtete Monolage in einer Heiß presse bei 32,5 bar Pressdruck und 130°C für 60 Minuten gehärtet.

Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Pressung beträgt 7,8 mOhm cm ² . Der Per meationskoeffizient beträgt 2,2 ^* 10 ^_6 cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separator platte beträgt 210 pm (gemessen bei 5 psi Belastung). Die geometrische Dichte ist 1 ,14 g/cm. Die Zugfestigkeit beträgt 47 MPa.

Ausführungsbeispiel 2

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird beidseitig mit jeweils einem 130 pm dicken Epoxidharzfilm (2) beschichtet, wobei in das Epoxidharz 9 Gew.-% expan dierter Graphit (Sigratherm ^® GFG5 der Firma SGL Carbon) eindispergiert sind. An schließend wird die beschichtete Monolage in einer Heißpresse bei 32,5 bar Press druck und 130°C für 60 Minuten gehärtet.

Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Flächenpressung beträgt 7,7 mOhm cm ² . Der Permeationskoeffizient beträgt 1 ,4 ^* 10 ^_5 cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separa torplatte beträgt 200 pm (gemessen bei 5 psi Belastung). Die geometrische Dichte ist 1 ,18 g/cm ³ . Die Zugfestigkeit beträgt 39 MPa.

Ausführungsbeispiel 3

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird mit Hilfe eines Filmaufziehge- rätes mit einem 180 pm dicken Epoxidharzfilm (2) einseitig beschichtet, wobei in das Epoxidharz 9 Gew.-% Leitruß (Super P von der Firma Imerys Graphite & Carbon) eindispergiert sind. Anschließend wird die beschichtete Monolage in einer Heiß presse bei 32,5 bar Pressdruck und 130°C für 60 Minuten gehärtet. Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Pressung beträgt 3,8 mOhm cm ² . Der Per meationskoeffizient beträgt 5,5 *10 ^_6 cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separator platte beträgt 202 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) und die geometrische Dichte ist 1 ,04 g/cm ³

Ausführungsbeispiel 4

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird einseitig mit einem 180 pm dicken Epoxidharzfilm (2) beschichtet, wobei in das Epoxidharz 10 Gew.-% Füllstoffe eindispergiert sind. Die 10 Gew.-% setzen sich aus Leitruß (Super P von Imerys) und expandiertem Graphit (Sigratherm ^® GFG5 der Firma SGL Carbon) im Verhältnis 70 zu 30 zusammen. Anschließend wird die beschichtete Monolage in einer Heißpresse bei 32,5 bar Pressdruck und 130°C für 60 Minuten gehärtet.

Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Flächenpressung beträgt 6,2 mOhm cm ² . Der Permeationskoeffizient beträgt 2,2 *10 ⁶ cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separa torplatte beträgt 220 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) und die geometrische Dichte ist 1 ,18 g/cm ³ .

Ausführungsbeispiel 5

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird einseitig mit einem 180 pm dicken Epoxidharzfilm (2) beschichtet, wobei in das Epoxidharz 10 Gew.-% Füllstoffe eindispergiert sind. Die 10 Gew.-% setzen sich aus Leitruß (Super P von der Firma Imerys Graphite & Carbon) und expandiertem Graphit (Sigratherm ^® GFG5 der Firma SGL Carbon) im Verhältnis 30 zu 70 zusammen. Anschließend wird die beschichtete Monolage in einer Heißpresse bei 32,5 bar Pressdruck und 130°C für 60 Minuten ge härtet.

Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Flächenpressung beträgt 8 mOhm cm ² . Der Permeationskoeffizient beträgt 3,7 *10 - ⁶ cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separa torplatte beträgt 208 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) und die geometrische Dichte wurde zu 1 ,04 g/cm ³ bestimmt. Ausführungsbeispiel 6:

Eine Monolage kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (1) mit einer Dicke von 225 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) (kommerziell erhältlich von SGL Carbon GmbH mit der Bezeichnung GDL 36 AA; SIGRACET ^® ) wird mit Hilfe eines Filmaufziehge- rätes mit einem 180 pm dickem Epoxidharzfilm (2) einseitig beschichtet, wobei in das Epoxidharz 7 Gew.-% Leitruß (Super P von der Fa. Imerys Graphite & Carbon) ein dispergiert sind. Anschließend wird die beschichtete Monolage in einer Heißpresse bei 10 bar Pressdruck und 130°C für 60 Minuten gehärtet.

Der Durchgangswiderstand bei 1 MPa Pressung beträgt 5,4 mOhm cm ² . Der Per meationskoeffizient beträgt 3,9 *10 ^_6 cm ² /s. Die Dicke der so erhaltenen Separator platte beträgt 205 pm (gemessen bei 5 psi Belastung) mit einer geometrischen Dichte von 1,15 g/cm ³

Bezugszeichenliste

(1) Monolage Kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff

(2) Duromere Harz

(3) Füllstoffe

(4) Separatorplatte