“Meie materjalide eriline sobivus vastavale rakendusele eristab meid konkurentidest,” ütleb dr Alexander Hähnel. Tema kolleeg tehnoloogia ja innovatsiooni (T&I) vesiniku meeskonnas Jürgen Emig lisab: “Materjalide tundmine on vesiniku puhul prioriteet 1, seda kõigis rakendustes kogu väärtusahela ulatuses alates elektrolüüsist kuni kütuseelementideni.”
Millised on vesiniku teemaga seotud ülesanded materjalide arendamise seisukohalt? Näiteks ohutuse ja majanduslikel põhjustel on oluline vältida väga väikeste vesinikumolekulide tungimist tihendusmaterjalidesse (tehniline termin: permeatsioon) ja aurustumist. Teisalt ei tohi tihendusmaterjalid kahjustada kütuseelementide või elektrolüsaatorite protsesse, eraldades kahjulikke aineid. Sõltuvalt rakendusest peavad tihendid taluma ka suuri rõhu- ja temperatuurierinevusi, samuti söövitavaid leeliselisi lahuseid või kõrgeid hapnikukontsentratsioone, mis kiirendavad vananemist.
Standardid puuduvad veel
Olemasolevad standardlahendused on selleks harva piisavad. Reeglina tuleb vesinikurakenduste jaoks välja töötada uued tihendusmaterjalid ja -konstruktsioonid. Vähemalt on vaja olemasolevaid materjale katsetada spetsiaalselt rakenduste nõuetele vastavaks, eelkõige vastupidavuse osas. Veel üks raskendav tegur on see, et paralleelselt eksisteerivad erinevad elektrolüüsi- ja kütuseelementide tehnoloogiad ning üheski neist ei ole veel standardeid kehtestatud. Lähenemisviisid ja konstruktsioonid on tootjati erinevad ning selles tulevikku suunatud tööstusharus on veel palju muutusi.
Sellegipoolest on FST juba saavutanud märkimisväärset edu materjalide arendamisel. 35 FCPO 100 on nimi patenteeritud materjali arendusele, mis sarnaneb oma töötlemisviisilt vedelale silikoonile ja mida kolleegid kontserni sõsarettevõttes Freudenberg e-Power Systems kasutavad muu hulgas oma madalatemperatuurilistes PEM-kütuseelementides. 70 FKM 256261 on materjal, mille FST on välja töötanud spetsiaalselt PEM-elektrolüüsi ja kõrge temperatuuriga PEM-kütuseelementide jaoks ning mis läks hiljuti seeriatootmisse.
Rohkem kui kaks miljonit eurot katseseadmete jaoks
“Me vajame vesiniku arendamiseks lühemat aega, kui me teame autotööstusest,” rõhutab Hähnel. Kiirendatud arendustegevuse võtmekomponendiks on sisukad katsevõimalused laborites ja katseväljadel. “Investeerime selleks aasta lõpuks üle kahe miljoni euro,” teatab Emig. Muu hulgas on eesmärk saada täiendavaid praktilisi teadmisi keskkondade, näiteks hapniku ja elektri mõjuva mõju kohta tihendile. “Me tahame mõista ka kogu rakku,” selgitab Emig.
“Me tahame mõista kogu rakku.”
FST saab uuel katsestendil testida nelja raku paralleelselt. Täielike kütuseelementide või elektrolüüsi korpuste katsetamiseks teeb FST koostööd ka otse klientide ja selliste tuntud instituutidega nagu Fraunhofer ja Baden-Württembergi päikeseenergia- ja vesinikuuringute keskus (ZSW).
Vesinikurakendustes kasutatavad tihendid peavad sageli täitma muid funktsioone peale tihendamise. See muudab arendustegevuse veelgi keerulisemaks materjalikombinatsioonide tõttu – näiteks kandevosadega ühendatud kummi. Sageli on tegemist kõrgtehnoloogiliste plastidega. Üks näide sellisest funktsionaalsest integreerimisest on anduritega varustatud pistik- ja tihenduselemendid. Teine näide on tihendid bipolaarsetel plaatidel või rakuraamidel, mis lisaks tihendamisele võtavad asjakohase konstruktsiooni abil üle ka osa meediumi marsruutimisest. Selle eesmärk on lihtsustada montaaži ja vähendada kütuseelementide ja elektrolüsaatorite tootjate kulusid.
Emigi sõnul aitab see, et “juhtivate keskuste, osakondade ning tehnoloogia ja innovatsiooni (T&I) ühine innovatsioon mängib FSTs olulist rolli, kui tegemist on vesinikuga”.
