Coche de pila de combustible: placa bipolar y más para propulsión por hidrógeno

AUTOMOBIL

Detalles: Publicado: 15.01.2020; Última actualización: 19.07.2024; Golpea: 11118

Schaeffler depende del inmenso potencial de hidrogeno verdepara conseguir un CO₂-promover un futuro neutral y sostenible. La compañía cubre un amplio abanico de aplicaciones con las que se puede utilizar el hidrógeno verde a nivel industrial electrólisis hasta que el hidrógeno se utilice en pilas de combustible para aplicaciones móviles y estacionarias. Para ello, la empresa está instalando actualmente una producción en serie en Herzogenaurach.

Coche de hidrógeno Schaeffler

contenido

Pila de electrólisis PEM de 1 MW e hidrógeno verde
Innoplate inicia la producción de placas bipolares
Generación de placas metálicas bipolares con un 20% más de potencia
Acero en lugar de titanio: el revestimiento Enertect gana el premio
Componentes para el accionamiento de hidrógeno en el mercado de masas.

Pila de electrólisis PEM de 1 MW e hidrógeno verde

Pila de electrólisis PEM de la clase MW en un banco de pruebas (Foto: Schaeffler) 27.06.2024 de junio de XNUMX | En la feria Connecting Green Hydrogen Europe de Madrid, Schaeffler presentó sus últimas innovaciones para el producción de hidrógeno verde presentado. La atención se centró en la nueva pila de electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM) de 1 MW.

Actualmente se comercializan pilas de electrólisis PEM con una potencia eléctrica de hasta 1000 kW. Estas pilas pueden producir hasta 500 kg de hidrógeno de alta pureza al día y, por tanto, representan una tecnología clave para la producción sostenible de hidrógeno. Florian Windisch, director de Hidrógeno de Schaeffler Bearings & Industrial Solutions, enfatiza: “Suministramos sistemas y componentes clave para que la tecnología del hidrógeno esté preparada para el futuro. Nuestras pilas de electrólisis PEM son un componente esencial para la producción de hidrógeno sostenible y eficiente”.

Integración flexible de sistemas para aplicaciones industriales

El Pilas de electrólisis PEM Son versátiles y adecuados para diversas aplicaciones industriales. Al disponer las pilas en matrices, Schaeffler puede ofrecer soluciones flexibles y potentes desde 50 kW hasta varios MW. La atención se centra en la integración en sistemas para la producción de hidrógeno tanto a pequeña y mediana escala como a gran escala industrial.

En la sede central de Herzogenaurach se está instalando actualmente la producción industrial en serie de pilas de electrólisis PEM. Con competencias centrales en tecnología precisa de conformado, unión y recubrimiento, así como tecnología de ensamblaje automatizado, Schaeffler confía en procesos y estándares probados para producir componentes clave para la Tecnología de hidrógeno desarrollar. Actualmente se está instalando la producción industrial en serie de las chimeneas en la sede central de Schaeffler en Herzogenaurach.

Innoplate inicia la producción de placas bipolares

06.06.2024 | Innoplate, una empresa conjunta 50/50 fundada por Schaeffler y Symbio, inauguró hoy sus nuevas instalaciones para la producción de placas bipolares (BPP). pilas de combustible inaugurado en Haguenau, Francia. La nueva fabricación tiene como objetivo acelerar la producción de placas bipolares de nueva generación para todo el mercado de pilas de combustible PEM.

Innoplate es sinónimo de cooperación eficiente entre dos empresas industriales para utilizar eficazmente las capacidades tecnológicas y de fabricación de ambas partes. El Joint Venture entra en funcionamiento con una capacidad inicial de 4 millones de placas bipolares, que se incrementará a 2030 millones por año en 50. Innoplate contribuye así decisivamente a la expansión de la movilidad del hidrógeno en Europa.

Generación de placas metálicas bipolares con un 20% más de potencia

Placa bipolar de Schaeffler 18.08.2023 de agosto de XNUMX | Las placas bipolares son el corazón de todo sistema de pila de combustible. Con una nueva generación de estas placas bipolares metálicas para Pilas de combustible PEM Schaeffler demuestra su fuerza innovadora en el ámbito de la movilidad del hidrógeno. Las nuevas placas se caracterizan por un diseño optimizado para la producción a gran escala. Utilizan un proceso de recubrimiento avanzado que garantiza una vida útil particularmente larga.

Los stacks equipados con estas placas bipolares alcanzan una densidad de potencia aproximadamente un 20% superior a la de la generación anterior. “Schaeffler también depende del hidrógeno para propulsar vehículos comerciales, especialmente para viajes de larga distancia. "Desarrollamos tanto componentes individuales como subsistemas para pilas de combustible y nos preparamos para su industrialización", afirma Matías Zink, miembro de la junta directiva de Tecnologías Automotrices de Schaeffler AG.

Planta piloto de fabricación totalmente automatizada

En la planta de Herzogenaurach, Schaeffler produce nuevas placas bipolares para diversos prototipos y series pequeñas de fabricantes de vehículos internacionales. Las capacidades de producción varían hasta decenas de miles de unidades. El establecido en el lugar Planta piloto de fabricación es una parte integral del centro de competencia de hidrógeno de Schaeffler, que también cuenta con amplios bancos de pruebas e instalaciones de prueba.

Siete buenas razones para la propulsión de hidrógeno y las pilas de combustible

La planta de producción automatizada de Herzogenaurach está diseñada para producir no sólo placas bipolares para pilas de combustible, sino también placas más grandes Placas para electrolizadores puede producir. De esta manera, Schaeffler apoya tanto la movilidad sostenible como la producción eficiente de hidrógeno verde. El amplio conocimiento de sistemas de Schaeffler permite el desarrollo de placas y componentes bipolares hechos a medida para sistemas de pilas de combustible en estrecha colaboración con los clientes.

Nuevo diseño de placa para mayor densidad de potencia

Placa bipolar de Schaeffler A primera vista, las placas bipolares pueden parecer poco llamativas. Son aproximadamente del tamaño de un Sobre DIN A4 y pesa alrededor de 60 g. Pero su papel en una pila de combustible es crucial: separan y distribuyen los gases de proceso y el refrigerante y drenan el agua producida durante la reacción química.

“Schaeffler ha desarrollado un diseño innovador que aprovecha al máximo la superficie disponible de los paneles. "Cuanto más finas y precisas sean las estructuras de las placas bipolares, más eficientemente funcionarán", afirma Dr jochen schroeder, Jefe de la división E-Mobility de Schaeffler.

Gracias al diseño innovador, Schaeffler consigue una densidad de potencia de la pila de pilas de combustible de 4,6 kW / l, basado en el volumen de la pila, incluidas las placas finales y la tensión. En la conducción de un vehículo, varios cientos de placas bipolares se superponen alternativamente con unidades de electrodos de membrana (MEA) para formar una pila de pilas de combustible.

Estas placas bipolares representan hasta el 80% del peso de la pila y el 65% del volumen de la pila. Una pila que consta de hasta 400 redes de células de este tipo puede tener una producción eléctrica total de hasta 140 kW alcanzar lo suficiente para conducir vehículos comerciales ligeros. Los vehículos comerciales pesados de hasta 40 t suelen necesitar la energía de dos de estas pilas.

Producción en masa y un sistema de recubrimiento muy especial.

Placa bipolar de Schaeffler Schaeffler ha optimizado su última generación de placas bipolares específicamente para la producción a gran escala. Por el Diseño para fabricaciónEn principio, la empresa pretende permitir una producción rentable y lista para la producción que impulse aún más la movilidad del hidrógeno. Gracias a sus muchos años de experiencia en el Tecnología de punzonado y conformado. Schaeffler logra una precisión especialmente alta al producir estructuras estampadas ultrafinas en placas de sólo 50 a 100 µm de espesor.

Una característica especial de las placas bipolares metálicas es el innovador sistema de recubrimiento, que garantiza una alta conductividad eléctrica durante toda la vida útil de la pila de combustible. Con el Enertectfamilia, Schaeffler ha desarrollado varios sistemas de recubrimiento de alto rendimiento que, dependiendo de los requisitos del cliente, ofrecen alta durabilidad y bajo rendimiento. CO₂huella o una relación calidad-precio óptima. "Gracias a nuestra experiencia en tecnología de superficies, podemos ofrecer a cada cliente un desarrollo de recubrimientos para aplicaciones específicas y, al mismo tiempo, equilibrar los costes, el rendimiento y las emisiones de CO2 durante la producción según sea necesario", afirma el Dr. Schroeder.

Los sistemas de capas se crean usando física. Deposición de vapor (PVD), una técnica que proviene de la producción en masa de componentes del tren de válvulas altamente estresados y que se ha perfeccionado aún más. Otro criterio central de calidad y seguridad para las pilas de combustible es la estanqueidad. Schaeffler utiliza para ello uno de desarrollo propio Proceso de soldadura láser, lo que hace que las celdas sean estancas al gas y al agua. Además, se utilizan sellos moldeados por inyección o serigrafiados, según los requisitos específicos.

Acero en lugar de titanio: el recubrimiento Enertect gana

Premio Schaeffler Materialica 18.10.2023 de octubre de 2023 | La empresa Motion Technology Schaeffler ganó el Materialica Design + Technology Award XNUMX con su solución de revestimiento Enertect categoría de material ganado. Enertect permite una producción rentable y aún más sostenible de placas bipolares metálicas para aplicaciones de hidrógeno.

Se incluye el sistema de capas de alto rendimiento. placas bipolares metalicas con membrana de intercambio de protones para pilas de combustible y electrolizadores. El recubrimiento mantiene una alta conductividad eléctrica durante toda la vida útil de la pila de combustible y protege el material base de la corrosión.

En combinación con el revestimiento se puede utilizar acero de fácil procesamiento en lugar de titanio. El recubrimiento patentado es particularmente delgado y libre de metales preciosos. Gracias a su estructura nanoestructurada especial, es tan robusto y potente como una solución que contiene metales preciosos, pero es significativamente más sostenible y rentable.

Así es como el CO₂-Se puede reducir la huella del revestimiento en más de un 90% y la de toda la placa bipolar metálica en un 20%. A partir de principios de 2024, Schaeffler producirá placas bipolares con el recubrimiento Enertect PC+ en la empresa conjunta Innoplate fundada junto con Symbio en Haguenau, Francia. Además, Schaeffler sigue desarrollando el producto para aplicaciones adicionales.

Componentes para el accionamiento de hidrógeno en el mercado de masas.

15.01.2020 de enero de XNUMX | Schaeffler refuerza su compromiso con el la energía del hidrógeno: El proveedor automotriz e industrial se unió al grupo de interés global del hidrógeno Hydrogen Council con sede en Bélgica en 2020 como miembro director. La iniciativa del hidrógeno está formada por 81 empresas líderes de los campos de la energía, el transporte y la industria. El objetivo de los miembros es hacer avanzar la tecnología del hidrógeno en la dirección de la industrialización.

Pila de combustible Schaeffler

“Queremos un CO₂-diseñar una movilidad neutra y sostenible teniendo en cuenta toda la cadena energética. "Confiamos en el enorme potencial futuro del hidrógeno verde a lo largo de toda la cadena de valor", afirma Klaus Rosenfeld, Presidente del Consejo de Administración de Schaeffler AG. "Unirnos al Consejo del Hidrógeno nos permite seguir avanzando en los vehículos de hidrógeno y la tecnología de pilas de combustible junto con socios fuertes y establecernos en todo el mundo".

Máxima sostenibilidad y CO₂-La neutralidad es el objetivo en lo que respecta a la movilidad y la cadena energética asociada. "La tecnología del hidrógeno ofrece un enorme potencial para soluciones de propulsión y almacenamiento de energía libres de emisiones", afirma Klaus Rosenfeld. "Con nuestras competencias centrales en tecnología de materiales, conformado y superficies, la producción eficiente a gran escala de componentes clave para la futura economía del hidrógeno debería contribuir significativamente al éxito de nuestra empresa".

Entrevista: Servicio digital para rodamientos

El mayor establecimiento y expansión de asociaciones de investigación y desarrollo para el desarrollo adicional de componentes para celdas de combustible es una preocupación estratégica importante. Hacia hidrógeno Bündnis Bayern se unió a Schaeffler el año pasado.

Componentes clave para la pila de combustible.

El proveedor de automoción se ha centrado en la cadena de valor de componentes clave para pilas de combustible durante mucho tiempo. Gracias a la formación y el revestimiento precisos en Área de película fina Se producen placas bipolares, que se apilan en pilas y son una parte importante de la pila de combustible.

Las pilas de pilas de combustible son convertidores de energía que permiten que el H₂ y el O₂ reaccionen para formar agua. Esto genera la electricidad necesaria para accionar el motor eléctrico del vehículo de pila de combustible. Otras competencias como las especiales Rodamientos de alto rendimiento, electrónico controladores, módulos de gestión térmica inteligente o componentes para la recirculación pasiva de hidrógeno amplían la cartera de Schaeffler para pilas de combustible optimizadas.

Preguntas Frecuentes

¿Cómo funciona un coche de pila de combustible?

Un vehículo de pila de combustible se transforma hidrógeno y oxígeno en energía eléctrica, que luego acciona el motor eléctrico. El proceso comienza en la pila de combustible, que consta de dos electrodos: el ánodo y el cátodo. El hidrógeno se alimenta al ánodo, donde se divide en protones y electrones. Los protones pasan a través de una membrana de intercambio de protones hasta el cátodo, mientras que los electrones pasan por un circuito externo generando energía eléctrica. En el cátodo, los protones y electrones se combinan con el oxígeno del aire y forman agua como único producto de desecho. Este proceso no sólo es eficiente, sino también respetuoso con el medio ambiente, ya que no se producen emisiones nocivas en el vehículo de pila de combustible.

¿Cuáles son las desventajas de la pila de combustible?

Estas son las conocidas desventajas de las pilas de combustible:

Alta manufacturaLos gastos: Actualmente, la producción de vehículos de pila de combustible es cara. Los materiales y tecnologías necesarios para producir pilas de combustible y sistemas de almacenamiento de hidrógeno son caros y complejos.
infraestructura: Todavía falta en gran medida una infraestructura completa para las pilas de combustible de hidrógeno. Las estaciones de servicio de hidrógeno son raras, lo que limita gravemente la autonomía y los posibles usos de los coches con propulsión de pila de combustible similar a los coches eléctricos.
Eficiencia Energética: Todo el proceso de producción, almacenamiento y conversión de hidrógeno en electricidad es menos eficiente en comparación con el que funciona con baterías. E-coches. Durante la electrólisis, transporte y almacenamiento del hidrógeno se pierde una cantidad significativa de energía.
almacenamiento y Transporte: El hidrógeno debe almacenarse a alta presión o a temperaturas extremadamente bajas, lo cual es complejo y costoso. Esto hace que el transporte y almacenamiento de hidrógeno sea complicado y consuma mucha energía.
MaterialRequisitos: La pila de combustible requiere materiales especiales, como platino para los catalizadores, que son caros y de disponibilidad limitada. La producción de placas bipolares también requiere materiales de alta calidad y técnicas de fabricación precisas.

¿Qué pila de combustible se utiliza en el coche?

Los automóviles utilizan principalmente pilas de combustible de membrana de intercambio de protones PEMFC usado. Esta tecnología es ideal para vehículos de hidrógeno ya que ofrece alta densidad de potencia, tiempos de arranque cortos y funcionamiento eficiente a bajas temperaturas. Las pilas de combustible PEM utilizan hidrógeno puro y sólo producen agua como producto de desecho, lo que las hace especialmente respetuosas con el medio ambiente.

¿Cuánto cuestan 100 km con un coche de hidrógeno?

El coste de recorrer 100 km con un coche de hidrógeno ronda actualmente 9 a 12 Euro. Esto se basa en el precio medio del hidrógeno de entre 9 y 12 euros por kg y el consumo de aproximadamente 1 kg de hidrógeno por cada 100 km de viaje. Estos valores pueden variar según el modelo de vehículo, el estilo de conducción y los precios locales del hidrógeno. Los precios y la eficiencia del hidrógeno continúan evolucionando, por lo que los costos podrían caer en el futuro, especialmente a medida que mejoren la infraestructura y la tecnología.

¿Cuánto dura una pila de combustible en los coches de hidrógeno?

La vida útil de una pila de combustible en un automóvil suele oscilar entre 5000 y 8000 horas de funcionamiento, lo que corresponde a un kilometraje de aproximadamente 160.000 a 240.000 km corresponde. Estos valores pueden variar dependiendo de las condiciones de operación, mantenimiento y avances tecnológicos.

¿Qué hace una placa bipolar?

Una placa bipolar en una pila de combustible cumple varias funciones cruciales: Separa las celdas individuales en la pila, dirige los gases de proceso (H2 y O2) a los electrodos, distribuye el refrigerante y disipa el calor resultante. También asegura que la energía eléctrica se disipe y asegura que el agua resultante se drene de manera efectiva. A través de sus propiedades conductoras e integridad estructural, la placa bipolar contribuye significativamente a la eficiencia y longevidad de la pila de combustible.