Le piastre bipolari costituiscono il cuore delle celle a combustibile e degli elettrolizzatori. Da 20 anni la tradizionale azienda tedesca di ingegneria meccanica Graebener lavora alle tecnologie di produzione per questo elemento fondamentale di un’industria energetica sostenibile basata sull’idrogeno. Freudenberg Sealing Technologies è un partner importante per l’azienda. In un white paper, Graebener Bipolar Plate Technologies evidenzia i fattori chiave per una produzione di successo di piastre bipolari metalliche. In questa “Roadmap per il futuro del mercato dell’idrogeno”, due esperti Freudenberg danno la loro opinione in un’intervista dettagliata: Jürgen Emig, Direttore dello sviluppo pre-prodotto delle applicazioni dell’idrogeno, e il Dott. Dominik Kraus, responsabile della tecnologia di stampaggio.
Una delle affermazioni chiave dei due esperti è che il ruolo cruciale delle guarnizioni nella fabbricazione delle piastre bipolari ha ricevuto finora troppo poca attenzione: dovrebbero, sostengono i due esperti, idealmente essere prese in considerazione prima di progettare una piastra bipolare. creato. “Finora il tema della tenuta è stato spesso sottovalutato, così come il fatto che con i pezzi standard disponibili nei cataloghi si può lavorare solo in misura limitata. “Per noi è molto importante che i clienti ci coinvolgano prima di investire nello strumento per la piastra”, sottolinea Emig. Perché, afferma Kraus: “Dal punto di vista produttivo, la piastra bipolare metallica è un componente altamente complesso”.
Materiali specifici per celle a combustibile
Le soluzioni di tenuta sono quindi molto esigenti. Per ottenere prestazioni di tenuta affidabili e durature, resistenza ai fluidi e permeabilità, solitamente è necessario riprogettare i materiali e i progetti di tenuta. Freudenberg Sealing Technologies ha già ottenuto notevoli successi. “Spesso si pensa subito al silicone, ma quando si parla di durata, il silicone non basta. Ad esempio, il silicone non è affatto adatto alle celle a combustibile ad alta temperatura. Per questo motivo abbiamo sviluppato materiali specifici per le applicazioni delle celle a combustibile”, spiega Emig. 35 FCPO 100 è il nome di uno sviluppo interno che è simile al silicone liquido nella lavorazione. 70 FKM 256261 è un materiale che l’azienda ha sviluppato appositamente per soddisfare le esigenze dell’elettrolisi PEM e delle celle a combustibile PEM ad alta temperatura.
Ciò che è particolarmente impegnativo è che diverse tecnologie di elettrolisi e celle a combustibile coesistono parallelamente e per nessuna di esse è stato ancora definito uno standard. “Attualmente il mercato non è molto standardizzato per quanto riguarda la progettazione delle piastre”, afferma Kraus descrivendo la situazione. Sarebbe quindi necessario disporre di specifiche costantemente valide per la progettazione delle piastre, che semplifichino l’applicazione della guarnizione e quindi accelerino il processo. Secondo Emig: “Sigillare le strutture 3D è una sfida. Se si tengono in considerazione determinati requisiti e li si standardizzano, le possibilità di ottenere una tenuta robusta sono molto elevate. Sarebbe auspicabile standardizzare maggiormente le caratteristiche di progettazione, così potremmo forse produrre quantità molto più grandi a un costo inferiore”.
“I nostri clienti vogliono ricevere la piastra da un’unica fonte: la “piastra pronta per l’assemblaggio” con guarnizione.”
Nell’intervista a Graebener, l’azienda menziona un altro compito: “I nostri clienti vogliono ricevere la piastra da un’unica fonte: la ‘piastra pronta per il montaggio’ con guarnizione”. Freudenberg Sealing Technologies trae vantaggio dal suo know-how nell’ingegneria di processo. “A lungo termine, abbiamo bisogno di processi di produzione con elevati standard qualitativi per soddisfare le esigenze del mercato in termini di costi e produttività. I nostri clienti sanno che siamo in grado di soddisfare anche le richieste più esigenti. Da molti anni operiamo con successo nel settore automobilistico e soddisfiamo gli standard qualitativi richiesti dal settore automobilistico”. Gli elevati requisiti qualitativi del settore automobilistico potrebbero anche fornire indicazioni nella definizione degli standard di tenuta per le piastre bipolari.
Tuttavia, i tempi di sviluppo dell’idrogeno sono più brevi rispetto al settore automobilistico. Per questo motivo, risultano ancora più importanti le possibilità di test significative nei laboratori e nei campi di prova, in cui Freudenberg Sealing Technologies sta attualmente investendo. Il credo del lavoro olistico di ricerca e sviluppo dell’azienda è: vogliamo comprendere la cellula nella sua interezza!
Lo scambio e la cooperazione con Graebener rappresentano preziosi elementi costitutivi. “Prima di arrivare alla produzione in serie, eseguiamo numerosi cicli di iterazione insieme al cliente. “Pertanto è un grande vantaggio avere accesso alle attrezzature adatte per la produzione di prototipi e piccole serie”, spiega Kraus. Graebener offre a Freudenberg Sealing Technologies queste opportunità nell’ambito di una partnership di sviluppo collaborativo.
