EO

Fraunhofer werkt aan industriële massaproductie brandstofcellen

16 september 2021 om 11:51 uur

In het onderzoeksproject H2FastCell werkt een onderzoeksteam van Fraunhofer IPA en Campus Schwarzwald samen met een industrieel consortium aan de ontwikkeling van een robotcel voor de geautomatiseerde hogesnelheidsassemblage van brandstofcelstapels. Daarmee leggen zij de basis voor de industriële massaproductie van deze emissievrije technologie.


Vooral in het vrachtvervoer kunnen brandstofcellen hun voordelen ten opzichte van batterij-elektrische voertuigen uitspelen. Maar er zijn ook veel toekomstige toepassingsgebieden voor brandstofcellen in de stationaire sector. Bij de productie van brandstofcellen zijn efficiënte cyclustijden en absolute precisie van cruciaal belang.

Het grote doel is de fabricagekosten te verlagen om het gebruik van deze technologie rendabeler te maken. Dit kan echter alleen worden bereikt door schaalvergroting, waarvoor volledig geautomatiseerde installaties met overeenkomstige hoge capaciteiten nodig zijn. Momenteel is dit type productie-installatie nog niet op de markt beschikbaar en ook het ontwerp van de onderdelen moet verder worden geoptimaliseerd met het oog op een constructie die geschikt is voor automatisering. Daarom is het zinvol nu al te gaan zoeken naar manieren om ze op een geautomatiseerde manier te produceren die geschikt is voor massaproductie.

 

Robotcel

Dit is precies wat een onderzoeksteam van het Fraunhofer-instituut voor fabricagetechniek en automatisering IPA en het centrum voor digitalisering, leiderschap en duurzaamheid Schwarzwald (Campus Schwarzwald) zich hebben voorgenomen in het H2FastCell-project. Samen met vijf bedrijven willen de wetenschappers tegen 2023 een robotcel ontwikkelen die de afzonderlijke lagen van een brandstofcel in enkele seconden en met absolute precisie in elkaar zet.

 

Dertien minuten

Een brandstofcelstapel bestaat uit gestapelde lagen van bipolaire platen, waardoor waterstof en zuurstof worden ingevoerd, en membraanelektrode-eenheden, waarin de twee chemische elementen met elkaar reageren. Omdat deze reactie slechts een spanning van maximaal 1 volt oplevert, moeten er ongeveer 400 brandstofcellen op elkaar worden gestapeld om een brandstofcelmotor in staat te stellen bijvoorbeeld een vrachtwagen aan te drijven. Precisie is hier vereist. Want elke afwijking - zelfs in het micrometergebied - kan de prestaties van het brandstofcelsysteem verminderen.

 

De assemblagerobot die in het H2FastCell-onderzoeksproject het stapelen, dat wil zeggen het afwisselend stapelen van bipolaire platen en membraanelektrode-eenheden, voor zijn rekening zal nemen, zal daarom de afzonderlijke lagen scannen terwijl hij ze vastgrijpt. Aangezien hij verschillende stapels parallel opstapelt, kan hij spontaan een laag toewijzen aan de stapel waarop de afmetingen het best passen.

 

Een laag per seconde

Prestatieverminderingen worden zo vermeden voordat zij zich voordoen. Dit alles zou zo snel moeten gaan dat het voor mensen moeilijk zal zijn om de afzonderlijke assemblagestappen met het blote oog te volgen: één seconde per laag. Een stapel die uit 400 afzonderlijke brandstofcellen bestaat, zou dan na dertien minuten klaar zijn. Handmatig zou die tijd vele malen nodig zijn.

 

'Als de doorvoercapaciteit van de stapels op deze manier wordt verhoogd, zal dit de basis leggen voor de industriële massaproductie van brandstofcellen. De prijzen zouden dalen en het gebruik van brandstofcellen in mobiele zware toepassingen zou eindelijk concurrerend worden,' zegt Friedrich-Wilhelm Speckmann van het centrum voor gedigitaliseerde batterijcelproductie van Fraunhofer IPA en leider van het onderzoeksproject.

 

Demonstratiemodel

Het onderzoeksteam streeft ernaar tegen de zomer van 2023 een demonstratie-installatie voor de geautomatiseerde assemblage van brandstofcellen te hebben opgezet op de Campus Schwarzwald in Freudenstadt. Deze faciliteit zal beschikbaar zijn voor bedrijven voor verdere proeven, haalbaarheidsstudies en validaties. 'Met dit eerste project leggen wij de basis voor ons toekomstige onderzoekscentrum voor bio-intelligent waterstofcyclusbeheer in het Zwarte Woud. Hiermee willen we samen met bedrijven in Baden-Württemberg de waterstoftechnologie bruikbaar maken voor mobiel en stationair gebruik als energiedrager', aldus Stefan Bogenrieder, directeur van Campus Schwarzwald.

Het H2FastCell-onderzoeksproject is op 26 juli 2021 van start gegaan en heeft een looptijd van twee jaar.

 

Naast de Fraunhofer IPA en de Campus Schwarzwald zijn er vijf bedrijven uit Baden-Württemberg bij betrokken: de softwareontwikkelaar ISG Industrielle Steuerungstechnik uit Stuttgart, de vacuümtechnologiefabrikant J. Schmalz uit Glatten in het noordelijke Zwarte Woud, de sensorenproducent i-mation uit Rottweil, de machine- en installatiebouwer teamtechnik Maschinen und Anlagen uit Freiberg am Neckar en de automatiseringsingenieur Weiss uit Buchen in het Odenwald. Het Invest BW-financieringsprogramma van het Baden-Württembergse ministerie van Economie, Arbeid en Toerisme steunt H2FastCell met 2,3 miljoen euro.

 

Gerelateerd nieuws

Robottextiel  kan mensen helpen ademen

Robottextiel kan mensen helpen ademen (video)

Een nieuw soort vezel kan worden verwerkt tot kleding die voelt hoeveel het wordt uitgerekt of samengedrukt, en dan onmiddellijk voelbare feedback geeft in de vorm van druk, zijwaartse rek of vibratie. Dergelijke stoffen…

FME steunt elektrificatie oproep aan het kabinet

FME steunt elektrificatie oproep aan het kabinet

Elektrificatie – zowel direct, als indirect via waterstof – is een belangrijke weg om de Nederlandse industrie vergaand te verduurzamen. Het aanleggen van deze route gaat echter te traag. FME steunt daarom de oproep…

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Pennsylvania State University hebben een nieuwe, zeer gevoelige methode bedacht en getest voor het detecteren en tellen van defecten in…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

10 november 2021

Precisiebeurs

Het jaarlijkse ontmoetingsmoment voor professionals uit de precisietechnologie.

10 november 2021

Google Innovation Bootcamp

Een online internationaal evenement op het gebied van infra, data en workspace.

16 november 2021, München

productronica

Productronica will show what opportunities the electrification of the automotive industry offers the...

Meer agendapunten »