Von der Carbonfaser zur Brennstoffzelle - Gewinnung von Sekundärgraphit aus rezyklierten Kohlenstofffasern

Der Rohstoff Graphit zählte im Jahr 2010 mit zu den 14 für die europäische Wirtschaft kritischen Rohstoffen. Hintergrund dafür ist zum einen der große Bedarf für die High-Tech-Industrie und zum anderen die große Lieferabhängigkeit, denn bis zu 95 % des natürlichen Graphits werden aus China importiert. Damit ist die Versorgungssicherheit der deutschen Industrie mit dem wirtschaftsstrategischen Rohstoff Graphit als potenziell kritisch anzusehen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes Graphit 2.0 wurde daher die Gewinnung von Sekundärgraphit aus rezyklierten Kohlenstofffasern erforscht. Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung eines Verfahrens zum mechanischen-thermischen Recycling von kohlenstofffaserhaltigen Kunststoffabfällen und deren Anwendung in Energiespeichermedien wie der Brennstoffzelle. Zur Herstellung von leitfähigen Materialien wie z. B. Bipolarplatten werden bislang Kohlenstoffbasierte Materialien wie z.B. natürlicher oder synthetischer Graphit eingesetzt. Natürliche Graphite weisen hohe Leitfähigkeiten auf und erfüllen hinsichtlich ihrer Reinheit die Anforderungen dieser Technologie, wobei die weniger reinen Materialien (z.B. synthetischer Graphit) einen Kostenvorteil bieten. Es existieren bereits Ansätze die Leitfähigkeit von Kunststoffen z.B. für den Automobilbau mit Kohlenstoffmaterialien wie Carbon-Nano-Tubes zu verbessern. Die Substitution von natürlichem oder synthetischen Graphit durch den Einsatz von Sekundärkohlenstoffaser in Leitfähigkeitsanwendungen wie Bipolarplatten ist bislang nicht bekannt und stellt daher eine innovative Lösung zu den bisher angewandten Entsorgungsverfahren dar. Im vorliegen Beitrag werden im Wesentlichen die Arbeiten zur Rückgewinnung der Kohlenstofffaser und der erneute Einsatz in Bipolarplatten für Brennstoffzellen vorgestellt.