Prețurile trebuie să scadă: O reducere consecventă a emisiilor de CO₂ este greu de imaginat fără o disponibilitate îmbunătățită a electrolizoarelor și celulelor de combustie. În prezent, aceste sisteme centrale de hidrogen sunt produse în cantități relativ mici. Un motiv pentru aceasta sunt costurile de producție. Fabrica de referință H2, orchestrată de Fraunhofer IWU, acționează exact în acest sens: creează condițiile pentru o producție industrială în masă și pentru sisteme de producție adecvate. La finalizarea proiectelor de hidrogen H2GO (celule de combustie, în special pentru mobilitatea de sarcină) și FRHY (producția de electrolizoare), toate componentele fabricii de referință H2 sunt acum disponibile. Pentru industrie, se conturează un potențial semnificativ de creare a valorii.
»Pe 20 în 27« este promisiunea de performanță a fabricii de referință. H2: Până în 2027, costurile de producție pentru electrolizoare și celule de combustie ar trebui să fie reduse la 20% din valorile actuale (bazat pe 2024).
Fizic, fabrica de referință H2 este situată în „fabrica de cercetare” a Fraunhofer IWU. Ca o comunitate de creare de valoare formată din mai multe institute Fraunhofer și numeroase firme partenere, aceasta prezintă scenarii de referință pentru o producție eficientă și scalabilă pe întreaga lanț de valoare. Procesele și instalațiile sunt orientate spre principiul rolă-la-rolă. În acest proces, materialul este de obicei desfăcut de pe o rolă, prelucrat și apoi rulat din nou. În combinație cu producția continuă (fără pauze intermediare), acest procedeu permite o producție eficientă în cantități mari. Infrastructura fabricii de referință H2 include în special un laborator, în care designul adecvat pentru producție („Design for Production”) poate fi verificat în mai multe cicluri de testare înainte de începerea producției în serie.
Infrastructură de ultimă generație pentru producție foarte automatizată: laminarea prin presare a golurilor, sudarea cu fascicul de electroni, etanșarea, stivuirea.
Sudarea cu fascicul de electroni permite prelucrarea simultană a mai multor puncte de îmbinare. Imagine: Fraunhofer IWU
Rate de producție ridicate și rentabilitate: BPPflexROLL și flexROLLmax Pentru fabricarea plăcilor bipolare, componente esențiale ale electrolizoarelor și celulelor de combustie, fabrica de referință H2 se bazează în principal pe laminarea cu matriță goală ca proces continuu. În cele din urmă, rezultatul este o reducere semnificativă a costurilor de producție pe componentă. Comparativ cu procesele de presare clasice, forțele de proces scad cu un factor de 10, ceea ce permite dimensionarea tehnologiei necesare mai mică, mai ușoară și mai rentabilă.
Sudurarea cu fascicul de electroni: deosebit de precisă și eficientă
Pentru a uni plăcile bipolare metalice subțiri de câțiva zeci de milimetri, de dimensiunea unei foi de hârtie DIN A4, trebuie executate suduri cu o lungime totală de peste un metru, astfel încât viteza de sudare să fie esențială pentru timpul de fabricație. În sudarea cu fascicul de electroni, electronii sunt mediul – mai multe lentile electromagnetice controlează particulele încărcate negativ, care lovesc cu până la două treimi din viteza luminii și fuzionează cele două piese de lucru. Această metodă nu necesită mecanisme de direcționare inerte, așa cum este cazul sudării cu laser. Datorită posibilității de deviere rapidă a fasciculului, mai multe zone de proces pot fi prelucrate simultan, în timp ce anterior trebuia să se „proceseze” câte un punct de îmbinare pe rând.
Din punct de vedere calitativ, această tehnică este favorizată și de faptul că este utilizată în condiții de vid. Acestea garantează condiții constante fără fluctuații deranjante ale presiunii atmosferice sau umidității aerului. Cu cât calitatea îmbinării sudate a plăcilor bipolare este mai ridicată, cu atât mai mare este eficiența sistemului. Dacă, în același timp, timpul de prelucrare scade, costurile de producție se reduc. Mai multă calitate la costuri mai mici: astfel, sudarea cu fascicul de electroni stabilește noi standarde.
Etanșare: doar 100% etanșeitate înseamnă un randament ridicat.
Pentru a permite o fabricare economică continuă a componentelor Stack prin metoda role-la-role (R2R), au fost dezvoltate, de asemenea, noi tehnologii de producție continuă pentru aplicarea etanșării.
Instalație unică pentru asamblarea celulelor de combustie și electroliților
În proiectarea instalației, accentul a fost pus pe dezvoltarea unui concept inovator de stivuire, care permite o asamblare de înaltă rată a componentelor individuale și care nu necesită paralelizare sau comisionare. Oportunitatea de a reduce substanțial procesul de stivuire și asamblare rezultă din utilizarea consecventă a tehnologiei roll-to-roll pentru fabricarea componentelor individuale (BPP/Plăci bipolare, PTL/Strat de transport poros și CCM/Membrană acoperită cu catalizator), care sunt disponibile până la stivuire și sunt separate abia în proces. În mod special inovatoare este tensionarea componentelor ca un proces automatizat, reproducibil și rentabil.
Labor certificat
Fabrica de referință H2 poate testa celule individuale și sisteme de electroliză și combustie în detaliu - pentru a caracteriza și evalua performanța, durabilitatea, fiabilitatea și alte proprietăți importante în condiții de operare variate. Stațiile de testare din Chemnitz permit validarea conceptului de material înainte ca un produs să intre în producția de serie. Un concept de material și producție coordonat din timp este esențial, mai ales în ceea ce privește demararea rapidă a producției de masă a sistemelor pe bază de hidrogen.
Economia circulară a celulei de combustie
În cadrul planului național de acțiune H2GO, consorțiul Stack to Piece a investigat ce mașini, instalații și procese sunt necesare pentru a putea asambla sistemele de celule de combustie nu doar în mod automatizat, ci și pentru a le demonta eficient și fără distrugere la sfârșitul ciclului lor de viață. Partenerii de proiect sunt institutele Fraunhofer IST, IWU, IKTS și IFAM.
Zilele de transfer H2: 24 – 26 noiembrie în Chemnitz
Zilele de transfer H2 reunesc evenimentele de încheiere ale proiectelor de referință H2GO și H2Giga/FRHY, care se concentrează pe producția industrială de sisteme de hidrogen, celule de combustie și electrolizoare. În centrul atenției nu se află doar inovațiile tehnologice, ci în special soluțiile de producție inovatoare care promovează transferul economic și crearea de valoare industrială.
Prin implicarea partenerilor industriali regionali și a contribuțiilor interdisciplinaire, sunt prezentate abordări concrete pentru lansarea pe piață și construirea de lanțuri de valoare durabile. Mai multe informații și înscriere: Zilele de transfer H2 – Fabrica de referință H2. Chiar și după finalizarea proiectului, rezultatele cercetării rămân disponibile pentru companiile industriale interesate pe site-urile web ale fabricii de referință H2.
Contact:
