A bipoláris lemezek alkotják az üzemanyagcellák és elektrolízisek központi elemét. A Graebener, egy nagy hagyományokkal rendelkező német gépgyártó vállalat 20 éve dolgozik a fenntartható, hidrogénalapú energiagazdaság e központi elemének gyártási technológiáin. A Freudenberg Sealing Technologies fontos partnere a vállalatnak ebben a törekvésében. A Graebener Bipolar Plate Technologies egy fehér könyvben rávilágít a fém bipoláris lemezek sikeres gyártásának döntő tényezőire. A „Útiterv a hidrogénpiac jövőjéhez” című ezen kiadványban két Freudenberg szakértő szólal meg egy mélyinterjúban: Jürgen Emig, a hidrogénalkalmazások termékfejlesztés előtti fejlesztési igazgatója és Dr. Dominik Kraus, a bélyegzéstechnológia vezetője.
A két szakértő egyik legfontosabb megállapítása az, hogy a tömítéseknek a bipoláris lemezek gyártásában játszott döntő szerepe eddig túl kevés figyelmet kapott: A két szakértő szerint ideális esetben már a bipoláris lemezek tervezése előtt figyelembe kellene venni őket. „A tömítések kérdését a múltban gyakran alábecsülték – ahogy azt is, hogy a katalógusokban elérhető szabványos alkatrészekkel csak korlátozottan lehet dolgozni. Nagyon fontos számunkra, hogy az ügyfelek bevonjanak minket, mielőtt beruháznak a lemez szerszámába” – hangsúlyozza Emig. Kraus szerint ugyanis: „Gyártási szempontból a fémből készült bipoláris lemez egy rendkívül összetett alkatrész”.
Anyagok különösen az üzemanyagcellákhoz
A tömítési megoldások ennek megfelelően igényesek. Ahhoz, hogy a tartósan megbízható tömítőhatás, a közegállóság és az áteresztőképesség tekintetében pontot lehessen szerezni, a tömítőanyagokat és a kialakításokat általában újra kell tervezni. A Freudenberg Sealing Technologies már jelentős sikereket ért el ezen a területen. „Az emberek gyakran először a szilikonra gondolnak, de ha az élettartamról van szó, a szilikon nem elég. A szilikon például egyáltalán nem alkalmas magas hőmérsékletű üzemanyagcellákhoz. Ezért kifejezetten az üzemanyagcellás alkalmazásokhoz fejlesztettük ki saját anyagainkat” – magyarázza Emig. 35 Az FCPO 100 egy saját fejlesztés, amely a folyékony szilikonhoz hasonlóan feldolgozható. A 70 FKM 256261 egy olyan anyag, amelyet a vállalat kifejezetten a PEM elektrolízis és a magas hőmérsékletű PEM üzemanyagcellák követelményeihez fejlesztett ki.
Különleges kihívást jelent, hogy párhuzamosan léteznek különböző elektrolízis és üzemanyagcella technológiák, és még egyikre sem határoztak meg szabványokat. „A lemezkialakítás tekintetében a piac jelenleg alig van szabványosítva” – jellemzi a helyzetet Kraus. Ezért olyan, a lemezkialakításra vonatkozó, általánosan érvényes előírásokra van szükség, amelyek leegyszerűsítik a tömítés alkalmazását, és ezáltal felgyorsítják a folyamatot. Emig szavaival élve: „A 3D-szerkezetek tömítése kihívást jelent. Ha bizonyos követelményeket figyelembe veszünk és szabványosítunk, akkor nagyon nagy az esélye annak, hogy robusztus tömítést érünk el. Kívánatos lenne a konstrukciós jellemzők nagyobb mértékű szabványosítása, akkor talán már sokkal nagyobb mennyiségeket tudnánk költséghatékonyabban előállítani.”
„Ügyfeleink egyetlen forrásból szeretnék megkapni a panelt – az „összeszerelésre kész panelt”, pecséttel együtt.”
A Graebener-interjúban egy másik feladatot is megemlít: „Ügyfeleink egyetlen forrásból szeretnék megkapni a lemezt – a „összeszerelésre kész lemezt”, pecséttel együtt.” A Freudenberg Sealing Technologies folyamatmérnöki szakértelme nagy előnyt jelent ebben a tekintetben. „Hosszú távon magas minőségi szabványokkal rendelkező gyártási folyamatokra van szükségünk, hogy a piaci követelményeknek a költségek és a teljesítmény tekintetében megfelelhessünk. Ügyfeleink tudják, hogy képesek vagyunk nagy volumenű forgatókönyveket teljesíteni. Sok éve sikeresen tevékenykedünk az autóiparban, és teljesítjük az autóipar által megkövetelt minőségi szabványokat.” Az autóipar magas minőségi szabványai a bipoláris lemezek tömítési szabványainak meghatározásakor is iránymutatást nyújthatnak.
A hidrogénfejlesztés ideje azonban rövidebb, mint az autóiparban. Ez még fontosabbá teszi a laboratóriumokban és tesztközpontokban található, megfelelő tesztelési lehetőségek meglétét, amelyekbe a Freudenberg Sealing Technologies jelenleg is beruház. A vállalat holisztikus kutatási és fejlesztési munkájának hitvallása: „Meg akarjuk érteni a teljes cellát!
A Graebenerrel folytatott párbeszéd és együttműködés értékes építőkövek ebben a folyamatban. „Mielőtt a termék sorozatgyártásra kész lenne, számos iterációs cikluson megyünk keresztül az ügyféllel együtt. Ezért nagy előnyt jelent, hogy a prototípusok és kisszériák gyártásához megfelelő berendezések állnak rendelkezésünkre” – magyarázza Kraus. A Graebener a Freudenberg Sealing Technologies számára ezeket a lehetőségeket egy partnerségi alapú fejlesztési együttműködés keretében kínálja.
