„Anyagaink különleges alkalmassága az adott alkalmazáshoz megkülönböztet minket a versenytársaktól” – mondja Dr. Alexander Hähnel. Kollégája, Jürgen Emig, a Technology & Innovation (T&I) „Hydrogen Team” részlegének munkatársa hozzáteszi: „Az anyagismeret az első számú prioritás, ha hidrogénről van szó, az értéklánc minden alkalmazásában, az elektrolízistől az üzemanyagcellákig.”.
Az anyagfejlesztés szempontjából milyen feladatokkal kell foglalkozni a hidrogén jövőbeli témája körül? Biztonsági és gazdasági okokból például fontos megakadályozni, hogy a nagyon kis méretű hidrogénmolekulák behatoljanak a tömítőanyagokba (szakkifejezés: permeáció) és elpárologjanak. Ezzel szemben a tömítőanyagoknak nem szabad károsan befolyásolniuk az üzemanyagcellák vagy elektrolízisek folyamatait azáltal, hogy káros anyagokat szabadítanak fel. Az alkalmazástól függően a tömítéseknek ellen kell állniuk a nagy nyomás- és hőmérsékletkülönbségeknek, valamint a korrozív lúgos oldatoknak vagy az öregedést felgyorsító magas oxigénkoncentrációnak is.
Még nincsenek szabványok
A meglévő szabványos megoldások ritkán elegendőek ehhez. Általában új tömítőanyagokat és kialakításokat kell kifejleszteni a hidrogénalkalmazásokhoz. Legalábbis a meglévő anyagokat kifejezetten az alkalmazások követelményeinek megfelelően kell tesztelni, különösen a tartósság szempontjából. További bonyolító tényező, hogy párhuzamosan léteznek különböző elektrolízis és üzemanyagcella technológiák, és még egyikre sem határoztak meg szabványokat. A megközelítések és a konstrukciók gyártónként eltérőek, és sok minden még változóban van ebben a jövőbe mutató iparágban.
Mindazonáltal az FST már jelentős sikereket ért el az anyagfejlesztésben. 35 FCPO 100 a neve annak a saját fejlesztésű anyagnak, amely a folyékony szilikonhoz hasonlóan van kifejlesztve, és amelyet a csoport testvérvállalatának, a Freudenberg e-Power Systems-nek a munkatársai többek között alacsony hőmérsékletű PEM üzemanyagcelláikban használnak. 70 Az FKM 256261 egy olyan anyag, amelyet az FST kifejezetten a PEM elektrolízis és a magas hőmérsékletű PEM üzemanyagcellák követelményeihez fejlesztett ki, és amely nemrég került sorozatgyártásba.
Több mint kétmillió euró tesztberendezésekre
„A hidrogén esetében rövidebb fejlesztési időre van szükségünk, mint amit az autóiparból ismerünk” – hangsúlyozza Hähnel. A gyorsított fejlesztési munka kulcsfontosságú elemei a laboratóriumokban és a tesztpályákon található értelmes tesztelési lehetőségek. „Az év végéig több mint kétmillió eurót fektetünk be ebbe” – számol be Emig. A cél többek között az, hogy további gyakorlati betekintést nyerjünk a közegek, például az oxigén és az elektromosság tömítést befolyásoló tényezőiről. „A teljes cellát is meg akarjuk érteni” – magyarázza Emig.
„Az egész sejtet szeretnénk megérteni.”
Az FST egy új tesztállványon négy cellát tud majd párhuzamosan tesztelni. A teljes tüzelőanyag-cella- vagy elektrolíziskészleteken végzett tesztek esetében az FST közvetlenül az ügyfelekkel és olyan neves intézetekkel is együttműködik, mint a Fraunhofer és a Baden-Württemberg-i Napenergia- és Hidrogénkutató Központ (ZSW).
A hidrogénalkalmazásokban a tömítéseknek gyakran a tömítésen túl további funkciókat is el kell látniuk. Ez még összetettebbé teszi a fejlesztési munkát az anyagkombinációk miatt – például a hordozórészekhez ragasztott gumi. Gyakran nagy teljesítményű műanyagokat is alkalmaznak. Az ilyen funkcionális integráció egyik példája az érzékelőkkel felszerelt dugós és tömítéses csatlakozóelemek. Egy másik példa a bipoláris lemezeken vagy cellakereteken elhelyezett tömítések, amelyek a tömítésen kívül a megfelelő kialakítással a közegvezetés egy részét is átveszik. Ennek célja az üzemanyagcellák és elektrolízisek gyártói számára az összeszerelés egyszerűsítése és a költségek csökkentése.
Emig szerint az FST-nél a hidrogén témájában fontos szerepet játszik a vezető központok, a részlegek és a technológiai és innovációs (T&I) részlegek „közös innovációja”.
