„Szczególna przydatność naszych materiałów do danego zastosowania wyróżnia nas na tle konkurencji” – mówi dr Alexander Hähnel. Jego kolega z „Hydrogen Team” w Technology & Innovation (T&I), Jürgen Emig, dodaje: „Ekspertyza materiałowa jest priorytetem nr 1, jeśli chodzi o wodór, we wszystkich zastosowaniach w łańcuchu wartości, od elektrolizy po ogniwa paliwowe”.
Z perspektywy rozwoju materiałów, jakie są zadania związane z przyszłym tematem wodoru? Ze względów bezpieczeństwa i ekonomicznych ważne jest na przykład zapobieganie przenikaniu bardzo małych cząsteczek wodoru przez materiały uszczelniające (termin techniczny: przenikanie) i ich ulatnianiu się. I odwrotnie, materiały uszczelniające nie mogą negatywnie wpływać na procesy w ogniwach paliwowych lub elektrolizerach poprzez uwalnianie szkodliwych substancji. W zależności od zastosowania, uszczelnienia muszą być również w stanie wytrzymać znaczne różnice ciśnień i temperatur, a także korozyjne roztwory alkaliczne lub wysokie stężenia tlenu, które przyspieszają starzenie.
Nie ma jeszcze standardów
Istniejące standardowe rozwiązania rzadko są do tego wystarczające. Z reguły dla zastosowań wodorowych należy opracować nowe materiały i konstrukcje uszczelnień. Konieczne jest co najmniej przetestowanie istniejących materiałów pod kątem wymagań aplikacji, zwłaszcza pod względem trwałości. Kolejnym czynnikiem komplikującym jest fakt, że różne technologie elektrolizy i ogniw paliwowych istnieją równolegle, a standardy w żadnej z nich nie zostały jeszcze ustalone. Podejścia i projekty różnią się w zależności od producenta, a wiele w tej przyszłościowej branży wciąż się zmienia.
Niemniej jednak, FST osiągnęła już znaczący sukces w rozwoju materiałów. 35 FCPO 100 to nazwa zastrzeżonego materiału podobnego w przetwarzaniu do ciekłego silikonu, który jest używany przez kolegów z siostrzanej spółki Grupy Freudenberg e-Power Systems w ich niskotemperaturowych ogniwach paliwowych PEM, między innymi. 70 FKM 256261 to materiał opracowany przez FST specjalnie pod kątem wymagań elektrolizy PEM i wysokotemperaturowych ogniw paliwowych PEM, który niedawno wszedł do produkcji seryjnej.
Ponad dwa miliony euro na sprzęt testowy
„Potrzebujemy krótszych czasów rozwoju dla wodoru niż te, które znamy z przemysłu motoryzacyjnego” – podkreśla Hähnel. Kluczowym elementem przyspieszonych prac rozwojowych jest odpowiednie zaplecze testowe w laboratoriach i na polach testowych. „Do końca roku zainwestujemy w to ponad dwa miliony euro” – informuje Emig. Celem jest między innymi uzyskanie dalszych praktycznych informacji na temat czynników wpływających na uszczelnienie, takich jak tlen i energia elektryczna. „Chcemy również zrozumieć całe ogniwo”, wyjaśnia Emig.
„Chcemy zrozumieć całą komórkę”.
FST będzie w stanie testować cztery ogniwa równolegle na nowym stanowisku testowym. W przypadku testów kompletnych stosów ogniw paliwowych lub elektrolizy, FST współpracuje również bezpośrednio z klientami i renomowanymi instytutami, takimi jak Fraunhofer i Centrum Badań nad Energią Słoneczną i Wodorem Badenii-Wirtembergii (ZSW).
Uszczelnienia w zastosowaniach wodorowych często muszą spełniać dodatkowe funkcje poza uszczelnianiem. Sprawia to, że prace rozwojowe są jeszcze bardziej złożone ze względu na kombinacje materiałów – na przykład gumy połączonej z częściami nośnymi. Często stosowane są wysokowydajne tworzywa sztuczne. Jednym z przykładów takiej integracji funkcjonalnej są elementy łączące typu plug & seal wyposażone w czujniki. Innym przykładem są uszczelki na płytkach dwubiegunowych lub ramach komórek, które oprócz uszczelniania, przejmują również część prowadzenia mediów dzięki odpowiednim projektom. Ma to na celu uproszczenie montażu i obniżenie kosztów dla producentów ogniw paliwowych i elektrolizerów.
Według Emig, pomaga to w tym, że „wspólne innowacje wiodących centrów, działów oraz technologii i innowacji (T&I) odgrywają ważną rolę w FST, jeśli chodzi o wodór”.
