Op de Hanover Messe Digital Edition van 12 tot 16 april presenteert het Fraunhofer Instituut een productielijn die componenten voor brandstofcellen maakt in cycli van slechts enkele seconden. Dat is een aanzienlijke verbetering van het huidige complexe en langzame proces.
Samenstelling brandstofcel
Het hart van de brandstofcel wordt de 'stack' genoemd. Hier wordt waterstof omgezet in water en wordt de vrijgekomen energie opgevangen. De stack bestaat uit honderden bipolaire platen die op elkaar gestapeld zijn. De bipolaire platen worden door een ingewikkeld systeem van millimeter dikke kanalen getrokken, waarbij de waterstof aan het ene uiteinde wordt toegevoerd en water aan de andere kant wordt afgevoerd.
Het maken van deze bipolaire platen is een uitdaging op zich. De platen zijn zo'n honderd micrometer dik en lijken eerder op een film dan op een plaat. Ze moeten heel voorzichtig worden verplaatst om te zorgen dat ze niet kreuken of rimpelen.
Eerst worden kanaalstructuren in reliëf op de plaat gedrukt. Daarna worden ze onder vacuum gecoat om de elektrische weerstand te verminderen en om ze meer corrossiebestendig te maken.
Een afgewerkte bipolaire plaat bestaat uit een linkerhelft en een rechterhelft, met het fijne kanaalsysteem er tussen. Nadat de twee helften heel precies aan elkaar worden gelast volgen verschillende reinigingsstappen.
De oplossing van Fraunhofer
De onderzoekers van Fraunhofer ontwikkelden een fabriek waarin de bipolaire platen als een filmstrip van een rol kunnen worden verwerkt. De filmstrip gaat door de machien en dus door alle processtappen: van de mal naar het vormen, het aanbrengen van de coating, het reinigen en het lassen met een laser.
Pas helemaal aan het einde worden de bipolaire platen van de strip afgesneden en geïsoleerd. Dit continue proces van de rol tot de uiteindelijke component bespaart een aantal handelingen. De fabriek is zo ontworpen dat individuele productiemodules kunnen worden afgewisseld en getest. Door de hoge cyclussnelheid kunnen meerdere apparaten parallel werken of juist in serie worden geschakeld.
Wat is het belang?
Christoph Baum, managing director van het Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT), zegt dat er in Europa veel systeemexpertise is om hoogwaardige brandstofcellen te kunnen maken. "Maar het ontbreekt ons aan de faciliteiten om op industriële schaal brandstofcellen te produceren tegen concurrerende prijzen - op productielijnen zoals we die al zien bij Hyundai of Toyota."
Baum waarschuwt voor het onderschatten van de hindernis voor industriële schaalvergroting van de productie van brandstofcellen. Net als bij batterijen is de stap van productie in een laboratorium naar massaproductie een complexe aangelegenheid. De vinding van Fraunhofer zorgt er voor dat de Europese industrie ook over efficiënte productielijnen kan beschikken.
