Ціни повинні знижуватися: послідовне зменшення викидів CO₂ важко уявити без покращеної доступності електролізерів та паливних елементів. Досі ці центральні водневі системи виробляються у відносно невеликих обсягах. Однією з причин є витрати на виробництво. Референсна фабрика.H2, організована Fraunhofer IWU, вирішує цю проблему: вона створює умови для промислового масового виробництва та відповідних виробничих систем. Завершення проектів з водню H2GO (паливні елементи, зокрема для вантажного транспорту) та FRHY (виробництво електролізерів) тепер забезпечує всі компоненти референсної фабрики.H2. Для промисловості це відкриває значний потенціал для створення вартості.
«На 20 до 27» - таке обіцянка продуктивності референс-фабрики. H2: До 2027 року витрати на виробництво електролізерів та паливних елементів мають бути знижені до 20 відсотків від поточних значень (база: 2024).
Фізично розташована референсна фабрика.H2 у «Дослідницькій фабриці» Fraunhofer IWU. Як спільнота створення вартості кількох інститутів Fraunhofer та численних партнерських компаній, вона демонструє референсні сценарії для ефективного, масштабованого виробництва вздовж усієї ланцюга створення вартості. Процеси та установки орієнтовані на принцип роль-до-роль. При цьому матеріал зазвичай розмотується з ролика, обробляється і знову намотується. У поєднанні з безперервним виробництвом (без перерв) цей метод забезпечує ефективне виробництво у великих обсягах. До інфраструктури референсної фабрики.H2 також входить лабораторія, в якій можна перевірити придатність продукту до виробництва («Дизайн для виробництва») у кількох тестових циклах перед початком серійного виробництва.
Сучасна інфраструктура для високоавтоматизованого виробництва: порожнистий пресувальний вал, електронно-променеве зварювання, ущільнення, укладання.
Електронно-променеве зварювання дозволяє одночасну обробку кількох з'єднань. Фото: Fraunhofer IWU
Високі темпи виробництва та економічність: BPPflexROLL та flexROLLmax Для виробництва біполярних пластин, основних компонентів електролізерів та паливних елементів, референсна фабрика H2 в основному використовує технологію об'ємного пресування як безперервний процес. В результаті цього значно знижуються витрати на виробництво кожного компонента. У порівнянні з класичними пресовими процесами, процесорні сили зменшуються в 10 разів, що дозволяє зменшити розміри, вагу та вартість необхідного обладнання.
Електронно-променеве зварювання: особливо точне та ефективне
Для з'єднання тонких металевих біполярних пластин товщиною кілька десятків мікрометрів розміром з аркуш формату A4 необхідно виконати зварювальні шви загальною довжиною більше одного метра, тому швидкість зварювання має вирішальне значення для часу виготовлення. При електронно-променевому зварюванні електрони є середовищем – кілька електромагнітних лінз керують негативно зарядженими частинками, які досягають швидкості до двох третин швидкості світла і зливають два деталі разом. Цей процес обходиться без інертної механіки управління, як у лазерному зварюванні. Завдяки можливості швидкого відхилення променя можна одночасно обробляти кілька зон процесу, тоді як раніше потрібно було "опрацьовувати" одну з'єднувальну точку за іншою.
З якісної точки зору, ця технологія також має переваги, оскільки застосовується в умовах вакууму. Це гарантує постійні умови без перешкоджуючих коливань атмосферного тиску або вологості. Чим вища якість зварного з'єднання біполярних пластин, тим вищою є ефективність системи. Якщо одночасно зменшується час обробки, знижуються витрати на виробництво. Більше якості за менші витрати: таким чином, електронно-променеве зварювання встановлює нові стандарти.
Ущільнення: лише 100% ущільненість забезпечує високий коефіцієнт корисної дії.
Для забезпечення безперервного економічного виробництва компонентів стеку за технологією "рулон до рулону" (R2R) також були розроблені нові безперервні виробничі технології для застосування ущільнень.
Унікальна установка для монтажу паливних елементів та електролізерів
При проектуванні обладнання акцент був зроблений на розробці новаторської концепції укладання, яка дозволяє високо швидкісну збірку окремих компонентів і обходиться без паралелізації або комплектації. Можливість суттєвого скорочення процесу укладання та зборки виникає завдяки послідовному використанню технології "ролик до ролика" для виготовлення окремих компонентів (BPP/біполярні пластини, PTL/пористий транспортний шар та CCM/каталітично покрита мембрана), які до укладання подаються в стрічці і лише в процесі відокремлюються. Особливо інноваційним є затягування компонентів як автоматизований, відтворюваний і економічний процес.
Сертифікована лабораторія
Референсна фабрика H2 може перевіряти електролізери та паливні елементи, а також системи на міцність і надійність – щоб охарактеризувати та оцінити продуктивність, довговічність, надійність та інші важливі властивості за різних експлуатаційних умов. Випробувальні стенди в Хемніці дозволяють валідувати матеріальну концепцію, перш ніж продукт піде в серійне виробництво. Завчасно узгоджена матеріальна та виробнича концепція є надзвичайно важливою, особливо з огляду на швидкий старт масового виробництва водневих систем.
Циркулярна економіка паливних елементів
У національному плані дій H2GO консорціум Stack to Piece досліджував, які машини, обладнання та процеси необхідні для автоматизованого складання паливних елементів, а також для безвідмовного демонтажу в ефективних процесах наприкінці їхнього життєвого циклу. Проектними партнерами є інститути Фраунгофера IST, IWU, IKTS та IFAM.
H2-Трансферні дні: 24 – 26 листопада в Хемніці
Дні передачі H2 об'єднують заключні заходи провідних проектів H2GO та H2Giga/FRHY, які зосереджені на промисловому виробництві водневих систем, паливних елементів та електролізерів. У центрі уваги перебувають не лише технологічні інновації, а й, зокрема, новаторські виробничі рішення, які сприяють економічному трансферу та промисловій вартості.
Завдяки залученню регіональних промислових партнерів та міждисциплінарним внескам представляються конкретні підходи до виходу на ринок та створення сталих ланцюгів створення вартості. Більше інформації та реєстрація: H2 Трансферні дні – Референсна фабрика.H2 Навіть після завершення проекту результати досліджень залишаються доступними для зацікавлених промислових компаній на вебсайтах референсної фабрики.H2.
Контакт:
