Polttokennoauto: bipolaarinen levy ja paljon muuta vetykäyttöön

AUTOMOBIL

Lisätiedot: Veroffentlicht: 15.01.2020; Viimeksi päivitetty: 19.07.2024; Hits: 10799

Schaeffler perustuu valtavaan potentiaaliin vihreää vetyäsaada CO₂– edistää neutraalia ja kestävää tulevaisuutta. Yritys kattaa laajan valikoiman sovelluksia, joilla vihreää vetyä voidaan käyttää teollisesti elektrolyysi kunnes vetyä käytetään polttokennoissa liikkuviin ja kiinteisiin sovelluksiin. Tätä tarkoitusta varten yhtiö on parhaillaan käynnistämässä sarjatuotantoa Herzogenaurachissa.

Schaeffler vetyauto

Pitoisuus

1 MW PEM-elektrolyysipino ja vihreä vety
Innoplat aloittaa bipolaaristen levyjen tuotannon
Metallinen bipolaarinen levytuotanto 20 % enemmän tehoa
Teräs titaanin sijaan: Enertect-pinnoite voittaa
Vetykäytön komponentit massamarkkinoilla

1 MW PEM-elektrolyysipino ja vihreä vety

MW-luokan PEM-elektrolyysipino testitelineessä (kuva: Schaeffler) 27.06.2024. kesäkuuta XNUMX | Connecting Green Hydrogen Europe -messuilla Madridissa Schaeffler esitteli viimeisimmät innovaationsa vihreän vedyn tuotanto esitetty. Painopiste oli uudessa 1 MW:n protoninvaihtokalvon (PEM) elektrolyysipinossa.

Tällä hetkellä markkinoidaan PEM-elektrolyysipiipuja, joiden sähköteho on jopa 1000 kW. Nämä pinot voivat tuottaa jopa 500 kg erittäin puhdasta vetyä päivässä ja edustavat siksi kestävän vedyn tuotannon avainteknologiaa. Florian Windisch, Schaeffler Bearings & Industrial Solutionsin vetyjohtaja, korostaa: ”Toimitamme keskeisiä järjestelmiä ja komponentteja, jotka tekevät vetyteknologiasta tulevaisuudenkestäviä. PEM-elektrolyysipiiput ovat olennainen rakennuspalikka kestävälle ja tehokkaalle vedyn tuotannolle.

Joustava järjestelmäintegraatio teollisiin sovelluksiin

Kuolla PEM-elektrolyysipinot ovat monipuolisia ja soveltuvat erilaisiin teollisiin sovelluksiin. Järjestämällä pinot ryhmiin Schaeffler voi tarjota joustavia ja tehokkaita ratkaisuja 50 kW:sta useaan MW:iin. Painopiste on integroinnissa järjestelmiin niin pienissä ja keskisuurissa kuin suurissakin teollisessa mittakaavassa.

PEM-elektrolyysipiippujen teollista sarjatuotantoa ollaan parhaillaan perustamassa Herzogenaurachissa sijaitsevaan pääkonttoriin. Schaefflerillä on ydinosaamisensa tarkassa muovaus-, liitos- ja pinnoitustekniikassa sekä automatisoidussa kokoonpanotekniikassa, joten se luottaa todistettuihin prosesseihin ja standardeihin tuottaakseen keskeisiä komponentteja Vetytekniikka kehittää. Pinojen teollista sarjatuotantoa ollaan parhaillaan perustamassa Schaefflerin pääkonttoriin Herzogenaurachissa.

Innoplat aloittaa bipolaaristen levyjen tuotannon

06.06.2024 | InoplatSchaefflerin ja Symbion perustama 50/50-yhteisyritys avasi tänään uuden tuotantolaitoksensa bipolaaristen levyjen (BPP) tuotantoa varten. polttokennot vihittiin käyttöön Haguenaussa, Ranskassa. Uuden valmistuksen tarkoituksena on nopeuttaa uuden sukupolven bipolaaristen levyjen tuotantoa koko PEM-polttokennomarkkinoille.

Innoplat tarkoittaa tehokasta yhteistyötä kahden teollisuusyrityksen välillä, jotta teknologia- ja valmistustaitoja voidaan hyödyntää tehokkaasti molemmin puolin. The Yhteisyritys otetaan käyttöön, ja sen alkuperäinen kapasiteetti on tällä hetkellä 4 miljoonaa bipolaarista levyä, mikä on tarkoitus nostaa 2030 miljoonaan vuodessa vuoteen 50 mennessä. Innoplat on siten ratkaiseva panos vedyn liikkuvuuden laajentamiseen Euroopassa.

Metallinen bipolaarinen levytuotanto 20 % enemmän tehoa

Schaeffler bipolaarinen levy 18.08.2023. elokuuta XNUMX | Bipolaariset levyt ovat jokaisen polttokennojärjestelmän sydän. Näiden metallisten bipolaaristen levyjen uuden sukupolven kanssa PEM polttokennot Schaeffler osoittaa innovatiivisen vahvuutensa vedyn liikkuvuuden alalla. Uusille levyille on ominaista suunnittelu, joka on optimoitu laajamittaiseen tuotantoon. Niissä käytetään edistynyttä pinnoitusprosessia, joka takaa erityisen pitkän käyttöiän.

Näillä bipolaarisilla levyillä varustetut pinot saavuttavat tehotiheyden, joka on noin 20 % korkeampi kuin edellisessä sukupolvessa. ”Schaeffler käyttää vetyä myös hyötyajoneuvojen voimanlähteenä, erityisesti pitkillä matkoilla. "Kehitämme sekä yksittäisiä komponentteja että osajärjestelmiä polttokennoille ja valmistaudumme niiden teollistumiseen", sanoo Matthias Zink, Schaeffler AG:n hallituksen jäsen Automotive Technologies.

Täysin automatisoitu pilottivalmistuslaitos

Schaeffler valmistaa Herzogenaurachin tehtaalla uusia bipolaarisia levyjä erilaisiin prototyyppeihin ja pieniin sarjoihin kansainvälisiltä ajoneuvovalmistajilta. Tuotantokapasiteetit vaihtelevat jopa kymmeniin tuhansiin yksiköihin. Paikalle perustettu Pilottivalmistuslaitos on kiinteä osa Schaefflerin vetyosaamiskeskusta, jossa on myös laajat testipenkit ja testaustilat.

Seitsemän hyvää syytä vetykäyttöön ja polttokennoihin

Herzogenaurachin automatisoitu tuotantolaitos on suunniteltu tuottamaan polttokennojen bipolaaristen levyjen lisäksi myös suurempia levyjä. Levyt elektrolyyseihin voi tuottaa. Tällä tavalla Schaeffler tukee sekä kestävää liikkuvuutta että vihreän vedyn tehokasta tuotantoa. Schaefflerin kattava järjestelmäosaaminen mahdollistaa räätälöityjen bipolaaristen levyjen ja komponenttien kehittämisen polttokennojärjestelmiin tiiviissä yhteistyössä asiakkaiden kanssa.

Uusi levyrakenne lisää tehotiheyttä

Schaeffler bipolaarinen levy Ensi silmäyksellä kaksinapaiset levyt voivat tuntua huomaamattomilta. Ne ovat noin a kokoisia DIN A4-kuori ja painaa noin 60g. Mutta niiden rooli polttokennossa on ratkaiseva: ne erottavat ja jakavat prosessikaasut ja jäähdytysnesteen sekä tyhjentävät kemiallisen reaktion aikana syntyvän veden.

"Schaeffler on kehittänyt innovatiivisen suunnittelun, joka hyödyntää optimaalisesti paneelien käytettävissä olevan pinta-alan. "Mitä hienompia ja tarkempia bipolaaristen levyjen rakenteet ovat, sitä tehokkaammin ne toimivat", sanoo DR Jochen Schröder, Schaefflerin E-Mobility-divisioonan johtaja.

Innovatiivisen suunnittelun ansiosta Schaeffler saavuttaa polttokennopinon tehotiheyden 4,6 kW/l, perustuen pinon tilavuuteen, mukaan lukien päätylevyt ja kireys. Ajoneuvokäytössä useita satoja bipolaarisia levyjä kerrostetaan vuorotellen kalvoelektrodiyksiköillä (MEA) polttokennopinon muodostamiseksi.

Nämä bipolaariset levyt muodostavat jopa 80 % pinon painosta ja 65 % pinon tilavuudesta. Jopa 400 tällaisesta soluverkosta koostuvan pinon kokonaissähköteho voi olla 140 kW asti saavuttaa sen, mikä riittää kevyiden hyötyajoneuvojen ajamiseen. Raskaat hyötyajoneuvot, jotka painavat jopa 40 t, vaativat yleensä kahden tällaisen pinon energian.

Massatuotanto ja hyvin erityinen pinnoitusjärjestelmä

Schaeffler bipolaarinen levy Schaeffler on optimoinut uusimman sukupolven bipolaarilevynsä erityisesti laajamittaista tuotantoa varten. Mukaan Suunnittelu valmistusta vartenPeriaatteessa yhtiön tavoitteena on mahdollistaa kustannustehokas ja sarjavalmis tuotanto, joka edistää vetyliikkuvuutta entisestään. Kiitos hänen monen vuoden asiantuntemuksestaan Lävistys- ja muovaustekniikka Schaeffler saavuttaa erityisen korkean tarkkuuden valmistaessaan erittäin hienoja kohokuvioituja rakenteita levyille, jotka ovat vain 50-100 µm ohuita.

Metallisten bipolaaristen levyjen erikoisuutena on innovatiivinen pinnoitejärjestelmä, joka varmistaa korkean sähkönjohtavuuden polttokennon koko käyttöiän ajan. Kanssa EnertectSchaeffler on kehittänyt useita korkean suorituskyvyn pinnoitusjärjestelmiä, jotka asiakkaan vaatimuksista riippuen tarjoavat korkean kestävyyden ja alhaisen suorituskyvyn CO₂jalanjälki tai optimaalinen hinta-laatusuhde. "Pintatekniikan asiantuntemuksemme ansiosta pystymme tarjoamaan jokaiselle asiakkaalle sovelluskohtaisen pinnoitekehityksen samalla kun tasapainotamme kustannukset, suorituskykyä ja CO2-päästöjä tuotannon aikana tarpeen mukaan", sanoo Dr. Schröder.

Kerrosjärjestelmät luodaan fyysisesti Höyrysaostuminen (PVD), tekniikka, joka tulee erittäin rasittujen venttiiliketjukomponenttien massatuotannosta ja jota on edelleen jalostettu. Toinen keskeinen polttokennojen laatu- ja turvallisuuskriteeri on tiiviys. Schaeffler käyttää tähän tarkoitukseen itse kehitettyä Laserhitsausprosessi, mikä tekee kennoista kaasu- ja vesitiiviitä. Lisäksi käytetään ruiskuvalettuja tai silkkipainettuja tiivisteitä erityisvaatimuksista riippuen.

Teräs titaanin sijaan: Enertect-pinnoite voittaa

Schaeffler Materialica -palkinto 18.10.2023. lokakuuta 2023 | Motion Technology Company Schaeffler voitti Materialica Design + Technology Award XNUMX -palkinnon Enertect-pinnoiteratkaisullaan Materiaaliluokka voitti. Enertect mahdollistaa vetysovelluksiin käytettävien metallisten bipolaaristen levyjen kustannusoptimoidun ja entistä kestävämmän tuotannon.

Tehokas kerrosjärjestelmä on mukana metalliset bipolaariset levyt protoninvaihtokalvolla polttokennoja ja elektrolyysilaitteita varten. Pinnoite säilyttää korkean sähkönjohtavuuden polttokennon koko käyttöiän ajan ja suojaa pohjamateriaalia korroosiolta.

Yhdessä pinnoitteen kanssa voidaan käyttää titaanin sijasta helposti käsiteltävää terästä. Alkuperäinen pinnoite on erityisen ohut ja jalometalliton. Erityisen nanorakenteisen rakenteensa ansiosta se on yhtä vankka ja tehokas kuin jalometalleja sisältävä ratkaisu, mutta huomattavasti kestävämpi ja kustannustehokkaampi.

Näin CO₂- Pinnoitteen jalanjälkeä voidaan pienentää yli 90 % ja koko metallisen bipolaarisen levyn 20 %. Schaeffler valmistaa vuoden 2024 alusta alkaen Enertect PC+ -pinnoitettuja bipolaarisia levyjä Innoplate-yhteisyrityksessä, joka on perustettu yhdessä Symbion kanssa Haguenaussa, Ranskassa. Lisäksi Schaeffler kehittää tuotetta edelleen lisäsovelluksiin.

Vetykäytön komponentit massamarkkinoilla

15.01.2020. tammikuuta XNUMX | Schaeffler vahvistaa sitoutumistaan vetyvoimaa: Auto- ja teollisuustoimittaja liittyivät Belgiassa sijaitsevaan globaaliin vety-eturyhmään Hydrogen Council vuonna 2020 ohjausjäsenenä. Vetyaloitteeseen kuuluu 81 johtavaa yritystä energian, liikenteen ja teollisuuden alalta. Jäsenten tavoitteena on edistää vetyteknologiaa teollistumisen suuntaan.

Schaeffler-polttokenno

"Haluamme CO₂-suunnitteluneutraali, kestävä liikkuvuus koko energiaketju huomioon ottaen. "Luotamme vihreän vedyn valtavaan tulevaisuuden potentiaaliin koko arvoketjussa", sanoo Klaus Rosenfeld, Schaeffler AG:n hallituksen puheenjohtaja. "Liittyminen Hydrogen Counciliin antaa meille mahdollisuuden kehittää vetyautoja ja polttokennoteknologiaa yhdessä vahvojen kumppaneiden kanssa ja vakiinnuttaa se maailmanlaajuisesti."

Maksimaalinen kestävyys ja CO₂-Neutraalisuus on tavoite, kun kyse on liikkuvuudesta ja siihen liittyvästä energiaketjusta. "Vetyteknologia tarjoaa valtavat mahdollisuudet päästöttömiin käyttöratkaisuihin ja energian varastointiin", Klaus Rosenfeld sanoo. "Materiaali-, muovaus- ja pintateknologian ydinosaamisemme ansiosta tulevan vetytalouden avainkomponenttien tehokkaalla laajamittaisella tuotannolla pitäisi olla merkittävä panos yrityksemme menestykseen."

Haastattelu: Vierintälaakereiden digitaalinen palvelu

Polttokennojen komponenttien jatkokehitykseen liittyvien tutkimus- ja kehityskumppanuuksien perustaminen ja laajentaminen on tärkeä strateginen huolenaihe. Kohteeseen vety Bündnis Bayern liittyi Schaeffleriin viime vuonna.

Polttokennon tärkeimmät komponentit

Autoteollisuuden toimittaja on keskittynyt pitkään polttokennojen avainkomponenttien arvoketjuun. Tarkan muotoilun ja pinnoituksen ansiosta Ohut kalvoalue tuotetaan kaksisuuntaisia levyjä, jotka on pinottu pinoihin ja jotka ovat tärkeä osa polttokennoa.

Polttokennopinot ovat energianmuuntimia, jotka sallivat H2:n ja O2:n reagoida muodostaen vettä. Tämä tuottaa sähköä, joka tarvitaan polttokennoauton sähkömoottorin käyttämiseen. Muut kompetenssit, kuten erityiset Korkean suorituskyvyn laakerit, elektroninen ohjaimet, älykkäät lämmönhallintamoduulit tai passiivisen vedyn kierrätyksen komponentit laajentavat Schaefflerin optimoitujen polttokennojen valikoimaa.

Häufig gestellte Fragen

Miten polttokennoauto toimii?

Polttokennoauto muuntuu vety ja happi sähköenergiaksi, joka sitten käyttää sähkömoottoria. Prosessi alkaa polttokennossa, joka koostuu kahdesta elektrodista: anodista ja katodista. Vety syötetään anodille, jossa se jaetaan protoneiksi ja elektroneiksi. Protonit kulkevat protoninvaihtokalvon läpi katodille, kun taas elektronit kulkevat ulkoisen piirin läpi tuottaen sähköenergiaa. Katodilla protonit ja elektronit yhdistyvät ilman hapen kanssa ja muodostavat veden ainoana jätetuotteena. Tämä prosessi ei ole vain tehokas, vaan myös ympäristöystävällinen, koska polttokennoautossa ei ole haitallisia päästöjä.

Mitkä ovat polttokennon haitat?

Nämä ovat polttokennojen tunnetut haitat:

Korkea tuotantomaksaa: Polttokennoajoneuvojen tuotanto on tällä hetkellä kallista. Polttokennojen ja vedyn varastointijärjestelmien valmistukseen tarvittavat materiaalit ja teknologiat ovat kalliita ja monimutkaisia.
Infrastruktur: Vetypolttokennojen kattava infrastruktuuri puuttuu edelleen suurelta osin. Vetytankkausasemat ovat harvinaisia, mikä rajoittaa voimakkaasti sähköautoja vastaavien polttokennokäyttöisten autojen kantamaa ja mahdollista käyttöä.
Energy Efficiency: Koko vedyn tuotanto-, varastointi- ja muuntamisprosessi sähköksi on vähemmän tehokas kuin akkukäyttöinen. E-autoihin. Vedyn elektrolyysin, kuljetuksen ja varastoinnin aikana menetetään huomattava määrä energiaa.
varastointi und liikenne: Vetyä on varastoitava korkeassa paineessa tai erittäin matalissa lämpötiloissa, mikä on monimutkaista ja kallista. Tämä tekee vedyn kuljettamisesta ja varastoinnista monimutkaista ja energiaintensiivistä.
MateriaaliVaatimukset: Polttokenno vaatii katalyytteihin erikoismateriaaleja, kuten platinaa, jotka ovat kalliita ja rajoitetusti saatavia. Bipolaaristen levyjen valmistus vaatii myös korkealaatuisia materiaaleja ja tarkkoja valmistustekniikoita.

Mitä polttokennoa autossa käytetään?

Autoissa käytetään pääasiassa protoninvaihtokalvopolttokennoja PEMFC käytetty. Tämä tekniikka on ihanteellinen vetykäyttöisille ajoneuvoille, koska se tarjoaa korkean tehotiheyden, lyhyet käynnistysajat ja tehokkaan toiminnan alhaisissa lämpötiloissa. PEM-polttokennot käyttävät puhdasta vetyä ja tuottavat vain vettä jätetuotteena, mikä tekee niistä erityisen ympäristöystävällisiä.

Kuinka paljon maksaa 100 km vetyautolla?

Vetyautolla 100 km ajon hinta on tällä hetkellä noin 9 on 12 Euro. Tämä perustuu vedyn keskihintaan noin 9-12 euroa/kg ja noin 1 kg:n vedyn kulutukseen 100 ajokilometriä kohden. Nämä arvot voivat vaihdella riippuen ajoneuvomallista, ajotyylistä ja paikallisista vedyn hinnoista. Vedyn hinnat ja tehokkuus kehittyvät edelleen, joten kustannukset voivat laskea tulevaisuudessa erityisesti infrastruktuurin ja tekniikan parantuessa.

Kuinka kauan polttokenno kestää vetyautoissa?

Polttokennon käyttöikä autossa on yleensä 5000-8000 käyttötuntia, mikä vastaa noin kilometriä. 160.000 on 240.000 km vastaa. Nämä arvot voivat vaihdella käyttöolosuhteiden, huollon ja tekniikan kehityksen mukaan.

Mitä bipolaarinen levy tekee?

Polttokennon kaksinapainen levy täyttää useita tärkeitä toimintoja: Se erottaa pinon yksittäiset kennot, ohjaa prosessikaasut (H2 ja O2) elektrodeille, jakaa jäähdytysnesteen ja haihduttaa syntyvän lämmön. Se myös varmistaa sähköenergian hajauttamisen ja varmistaa, että tuloksena oleva vesi poistetaan tehokkaasti. Johtavien ominaisuuksiensa ja rakenteellisen eheytensä ansiosta kaksinapainen levy edistää merkittävästi polttokennon tehokkuutta ja pitkäikäisyyttä.