Nagyobb teljesítmény, új design: A Schaeffler új generációs bipoláris lemezeket fejleszt az üzemanyagcellás meghajtásokhoz

2023.08.18 | Bühl/Herzogenaurach

• A Schaeffler új fém bipoláris lemezekkel ellátott üzemanyagcella kötegeinek teljesítménysűrűsége mintegy 20 százalékkal nagyobb, mint a korábbi generációs lemezekkel ellátott kötegeké.
• A Schaeffler már megkezdte a lemezek gyártását prototípusokhoz és járműgyártók számára kisebb szériában a Herzogenaurach-ban található tesztüzemében.
• A lemezek tervezésekor figyelembe vették a sorozatgyártáshoz szükséges szempontokat is.

Az üzemanyagcellás rendszerek központi részét a bipoláris lemezek képezik. A PEM üzemanyagcellákhoz készült fém bipoláris lemezek új generációjával a Schaeffler a hidrogénhajtású járművek jövőjével kapcsolatos fejlesztési kompetenciáját igazolja. A lemezek sorozatgyártásra optimalizáltak, és a különösen hosszú élettartam érdekében innovatív bevonatolási eljárással készülnek. Az ezekkel szerelt üzemanyagcella kötegek teljesítménysűrűsége így mintegy 20 százalékkal nagyobb, mint az előző generációs lemezekkel szerelt kötegeké. "A Schaeffler a haszongépjárművek meghajtásában is a hidrogén alkalmazását tartja célszerűnek, különösen a hosszú távú közlekedésben. Az üzemanyagcellákhoz fejlesztünk komponenseket és alrendszereket egyaránt, és előkészítjük azok sorozatgyártását is" - mondja Matthias Zink, a Schaeffler AG Autóipari Technológiák üzletágának vezérigazgatója. Herzogenaurachban a vállalat számos prototípushoz és akár több tízezer darabos kisszériákhoz gyártja az új lemezeket a nemzetközi járműgyártók számára. A telephelyen tesztüzeme a vállalat hidrogén-kompetencia központjának része, ahol számos tesztpadot és tesztberendezést is alkalmaznak. A teljesen automatizált gyártóüzemet úgy tervezték, hogy az elektrolízishez szükséges nagyobb méretű lemezeket gyártására is alkalmas legyen. A Schaeffler így egyszerre biztosítja a fenntartható mobilitást és a zöld hidrogén fenntartható előállítását. A Schaeffler rendszerismeretének köszönhetően az ügyfelekkel közösen is fejleszt bipoláris lemezeket és alkatrészeket üzemanyagcellás rendszerekhez. 2024 elejétől Innoplate (a Schaeffler és a Symbio közös vállalata) Haguenauban fogja gyártani a bipoláris lemezeket.

Új lemezkialakítás a nagyobb teljesítménysűrűségért
A bipoláris lemezek első pillantásra eléggé jelentéktelen alkatrésznek tűnnek, mivel körülbelül akkorák, mint egy A4-es boríték, és mintegy 60 grammot nyomnak. Azonban fontos funkciókat látnak el: elválasztják és elosztják a technológiai gázokat, valamint a hűtőközeget, és eltávolítják a kémiai reakció során keletkező vizet. "A Schaeffler olyan innovatív kialakítást fejlesztett ki, amely optimálisan használja a lemezek rendelkezésre álló felületét. Minél finomabbak és pontosabbak a bipoláris lemezek struktúrái, annál hatékonyabb a működés" - mondja Dr. Jochen Schröder, a Schaeffler E-Mobility divíziójának vezetője. Így 4,6 kilowatt/liter teljesítménysűrűségű üzemanyagcella köteg hozható létre – beleértve a véglemezeket és a merevítéseket is tartalmazó modult.

A járművek meghajtásához több száz bipoláris lemez szükséges, melyek egymásra helyezve - mindig váltakozva az úgynevezett membránelektród-egységgel (MEA) - alkotják az üzemanyagcella köteget. A lemezek a köteg tömegének 80 százalékát, valamint a köteg térfogatának 65 százalékát teszik ki. Ha 400 ilyen cellát raknak egymásra, akkor az eredmény egy akár 140 kilowatt elektromos összteljesítményű cellaköteg, amely már elegendő a könnyű haszongépjárművek meghajtásához. Az akár 40 tonnás nehéz haszongépjárműveket meghajtásához általában két üzemanyagcella köteget használnak.

Sorozatgyártás
A Schaeffler a bipoláris lemezek új generációját már kezdetben sorozatgyártásra tervezte (ezt a megközelítést gyártástervezésnek, DFM nevezik). A cél: olyan költséghatékony sorozatgyártás, amely a hidrogén alapú mobilitás áttörését is elősegíti. Ehhez a vállalat a fém sajtolás és formázás technológia terén szerzett sokéves szakértelmét használja, különösen nagy pontosságú 50-100 mikrométeres vékony lemezeket hoz létre, felületükön rendkívül finom dombornyomott struktúrákkal.

A Schaeffler fém bipoláris lemezeinek másik egyedülálló jellemzője a bevonat. A bevonat feladata a magas elektromos vezetőképesség fenntartása az üzemanyagcella teljes élettartama alatt. Az úgynevezett Enertect-termékcsaláddal a Schaeffler több olyan nagy teljesítményű bevonatrendszert fejlesztett ki kifejezetten a bipoláris lemezekhez, amelyek – a vevői igényektől függően - különösen magas élettartammal, a lehető legalacsonyabb CO2-lábnyommal, optimális ár/teljesítmény aránnyal rendelkeznek. "A felület-technológiában szerzett szakértelmünknek köszönhetően minden ügyfelünknek olyan alkalmazás-specifikus bevonatot tudunk ajánlani, amely az igényeknek megfelelően egyensúlyba hozza a költségeket, a teljesítményt és a CO2-kibocsátást" - mondja Jochen Schröder. A bevonatok felvitele fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD) eljárással történik, amely a nagy igénybevételnek kitett szelephajtás-alkatrészek gyártásából átvett, továbbfejlesztett, már jól bevált Schaeffler-eljárás. A szivárgásmentesség egy másik kulcsfontosságú minőségi és biztonsági kritérium az üzemanyagcellák esetében. A cellák gáz- és vízzáróvá tételéhez a Schaeffler egy saját fejlesztésű lézerhegesztési eljárást alkalmaz fröccsöntött vagy szitanyomásos tömítésekkel.

Fotók: Schaeffler (Daniel Karmann)

Matthias Zink sajtófotója elérhető itt: www.schaeffler.com/en/group/executive-board

Ismerje meg a Schaefflert a müncheni IAA Mobility 2023 kiállításon.

A vásáron a vállalat számos új technológiát mutat be, mely a fenntartható, hatékony és kényelmes mobilitás jövőjét támogatja – az e-cargo városi áruszállítástól, az újfajta kormányzáson, a nagy hatékonyságú elektromos és hidrogénhajtásokon át az új mobilitási koncepciókig.

Schaeffler sajtókonferencia: 2023. szeptember 4., hétfő, 11:00-11:20 (CEST): Klaus Rosenfeld, a Schaeffler AG Igazgatótanácsának elnöke és Matthias Zink, a Schaeffler AG Autóipari Technológiák üzletágának vezérigazgatója. A helyszínen: B40-es stand, B3 csarnok / online Livestream.

Schaeffler az IAA kiállításon:

2023. szeptember 6., 16:00 - 16:45, A1 csarnok nagyszínpad: "A fenntartható autóipari értéklánc felé - Ambíciók, kihívások és együttműködés", Matthias Zink, a Schaeffler AG Autóipari Technológiák üzletágának vezérigazgatója.

2023. szeptember 7., csütörtök, 15:00-15:45, Visionary Clubhouse, A2 csarnok: „Itt az innováció: a forradalomhoz együttműködésre van szükség! Diszruptív gondolkodás, új technológiák, új járműkoncepciók – partnerségek, mint az innováció és a változás elősegítői", Ralf Busse (mocci | CIP MOBILITY GmbH), Kersten Heineke (McKinsey Center for Future Mobility), Dennis Müller (Enchilada Franchise AG) és Claus-Dieter Schilling (Schaeffler).

Látogasson el a Schaeffler X mocci Experience kiállításra is (A3 csarnok), és próbálja ki a mocci e-cargobike-okat a Schaeffler hajtásrendszerével a Cycling & Micromobility pályán 2023. szeptember 4-től 8-ig minden nap 9:00-18:00 óra között.

Jövőre vonatkozó kijelentések és előrejelzések
Jelen sajtóközleményben bizonyos kijelentések esetében jövőre vonatkozó kijelentésekről van szó. A jövőre vonatkozó kijelentések természetüknél fogva számos olyan kockázatot, bizonytalanságot és feltételezést tartalmaznak, amelyek azt eredményezhetik, hogy a tényleges eredmények vagy fejlemények a jövőre vonatkozó kijelentésekben megadott vagy azokban utalásként szereplő eredményektől vagy fejleményektől lényegesen eltérnek. Ezek a kockázatok, bizonytalanságok és feltételezések hátrányos hatással lehetnek az ebben a dokumentumban leírt tervek és fejlesztések eredményére és pénzügyi következményeire. Nem kötelességünk, hogy új információk, jövőbeni fejlemények alapján vagy egyéb okokból adódón nyilvános közlemény útján aktualizáljuk, vagy módosítsuk a jövőre vonatkozó kijelentéseket. Ezen sajtóközlemény címzettjeinek nem szabad aránytalan módon bízniuk a jövőre vonatkozó kijelentésekben, melyek kizárólag ezen sajtóközlemény napján érvényes állapotot tükrözik vissza. Ebben a sajtóközleményben ismertetett múltban előforduló trendekre vagy fejleményekre vonatkozó kijelentések nem tekinthetők olyan kijelentéseknek, miszerint ezek a trendek vagy fejlemények a jövőben is folytatódnak. Az előbbiekben feltüntetett figyelmeztetéseket a Schaeffler vagy annak nevében cselekvő személyek későbbi írásbeli, vagy szóbeli jövőre vonatkozó kijelentéseivel kapcsolatban figyelembe kell venni.