Las placas bipolares forman el corazón de las pilas de combustible y los electrolizadores. La tradicional empresa alemana de ingeniería mecánica Graebener lleva 20 años trabajando en tecnologías de fabricación para este elemento central de una industria energética sostenible basada en el hidrógeno. Freudenberg Sealing Technologies es un socio importante para la empresa. En un informe técnico, Graebener Bipolar Plate Technologies destaca los factores clave para una producción exitosa de placas bipolares metálicas. En esta «Hoja de ruta para el futuro del mercado del hidrógeno», dos expertos de Freudenberg dan su opinión en una entrevista detallada: Jürgen Emig, director de desarrollo de preproducto de aplicaciones de hidrógeno, y el Dr. Dominik Kraus, director de tecnología de estampación.
Una de las principales afirmaciones de los dos expertos es que hasta ahora se ha prestado muy poca atención al papel crucial de las juntas en la fabricación de placas bipolares: lo ideal, según los dos expertos, es que se las tenga en cuenta antes de diseñar una placa bipolar. creado. “Hasta ahora, a menudo se ha subestimado el aspecto del sellado, así como el hecho de que solo se puede trabajar de forma limitada con piezas estándar disponibles en los catálogos. “Para nosotros es muy importante que los clientes nos involucren antes de invertir en la herramienta para la placa”, enfatiza Emig. Porque, dice Kraus, “desde el punto de vista de la fabricación, la placa bipolar metálica es un componente muy complejo”.
Materiales específicos para pilas de combustible
Por lo tanto, las soluciones de sellado son muy exigentes. Para lograr un rendimiento de sellado confiable a largo plazo, resistencia al medio y permeabilidad, generalmente es necesario rediseñar los materiales y diseños de sellado. Freudenberg Sealing Technologies ya ha alcanzado un éxito considerable. “La gente a menudo piensa primero en la silicona, pero cuando se trata de durabilidad, la silicona no es suficiente. Por ejemplo, la silicona no es en absoluto adecuada para las pilas de combustible de alta temperatura. Por este motivo, hemos desarrollado nuestros propios materiales específicamente para aplicaciones de pilas de combustible”, explica Emig. 35 FCPO 100 es el nombre de un desarrollo interno cuyo procesamiento es similar al de la silicona líquida. 70 FKM 256261 es un material que la empresa ha desarrollado específicamente para satisfacer las necesidades de la electrólisis PEM y las pilas de combustible PEM de alta temperatura.
Lo que resulta especialmente desafiante es que existen en paralelo diferentes tecnologías de electrólisis y de pilas de combustible y aún no se han establecido estándares para ninguna de ellas. “En la actualidad, el mercado no está muy estandarizado en lo que respecta al diseño de placas”, afirma Kraus describiendo la situación. Por lo tanto, sería necesario contar con especificaciones consistentemente válidas para el diseño de placas que simplificarían la aplicación del sello y acelerarían así el proceso. En palabras de Emig: “Sellar estructuras 3D es un desafío. Si se tienen en cuenta ciertos requisitos y se estandarizan, entonces las posibilidades de conseguir un sellado robusto son muy altas. Sería deseable estandarizar más las características del diseño, entonces quizás podríamos producir cantidades mucho mayores a un costo menor”.
«Nuestros clientes desean obtener la placa de un solo proveedor: la «placa lista para ensamblar» con sello.»
En la entrevista con Graebener, menciona otra tarea: «Nuestros clientes quieren recibir la placa de un solo proveedor: la ‘placa lista para el montaje’ con junta». Freudenberg Sealing Technologies se beneficia de su conocimiento en ingeniería de procesos como una ventaja clave. “A largo plazo, necesitamos procesos de fabricación con altos estándares de calidad para satisfacer las exigencias del mercado en términos de costes y producción. Nuestros clientes saben que podemos afrontar escenarios de gran volumen. Llevamos muchos años trabajando con éxito en la industria del automóvil y cumplimos con los estándares de calidad que exige la industria del automóvil”. Los altos requisitos de calidad de la industria del automóvil también podrían servir de orientación a la hora de definir los estándares de sellado para las placas bipolares.
Sin embargo, los tiempos de desarrollo del hidrógeno son más cortos que en la industria automotriz. Esto hace que las opciones de pruebas significativas en laboratorios y campos de prueba, en los que Freudenberg Sealing Technologies está invirtiendo actualmente, sean aún más importantes. El credo del trabajo holístico de investigación y desarrollo de la empresa es: ¡Queremos entender la célula completa!
El intercambio y la cooperación con Graebener son pilares valiosos. “Antes de llegar a la producción en serie, pasamos por numerosos ciclos de iteración junto con el cliente. “Por eso es una gran ventaja tener acceso a equipos adecuados para la producción de prototipos y series pequeñas”, explica Kraus. Graebener ofrece a Freudenberg Sealing Technologies estas oportunidades en una asociación de desarrollo colaborativo.
