W Instytucie Fraunhofera ds. Technologii Obrabiarek i Formowania (IWU) naukowcy opracowują zaawansowane technologie produkcji silników z ogniwami paliwowymi, aby umożliwić szybką i ekonomiczną produkcję masową. W tym celu naukowcy z IWU początkowo skupili się bezpośrednio na samym sercu tych silników i badali metody wytwarzania płyt bipolarnych z cienkich folii metalowych. Podczas targów Hannover Messe, Fraunhofer IWU zaprezentuje te i inne obiecujące badania nad silnikami z ogniwami paliwowymi wraz z Silberhummel Racing.
Jeśli chodzi o zasilanie silników elektrycznych, ogniwa paliwowe stanowią idealne uzupełnienie akumulatorów w celu zwiększenia zasięgu. Jednak produkcja ogniw paliwowych jest nadal kosztowna, dlatego na rynku niemieckim wciąż niewiele jest modeli wykorzystujących tę technologię napędową. Naukowcy z Fraunhofer IWU pracują obecnie nad bardziej opłacalnym rozwiązaniem: „Stosujemy holistyczne podejście do badania wszystkich komponentów silnika z ogniwami paliwowymi. Pierwszym krokiem jest dostarczenie wodoru, co wpływa na wybór materiałów. Jest on bezpośrednio zaangażowany w wytwarzanie energii z ogniw paliwowych i obejmuje samo ogniwo paliwowe oraz regulację temperatury całego pojazdu” – wyjaśnia Sören Scheffler, kierownik projektu Fraunhofer IWU w Chemnitz.
W pierwszym kroku naukowcy skupili się na sercu każdego silnika ogniw paliwowych: „stosie ogniw paliwowych”. To właśnie tam wytwarzana jest energia w wielu ułożonych w stos bateriach, składających się z płyt bipolarnych i membran elektrolitycznych.
Scheffler powiedział: „Badamy, jak zastąpić tradycyjne grafitowe płytki bipolarne cienkimi foliami metalowymi. Umożliwi to szybką i ekonomiczną masową produkcję stosów oraz znacząco zwiększy wydajność”. Naukowcy są również zaangażowani w zapewnienie jakości. Każdy komponent w stosie jest sprawdzany bezpośrednio w trakcie procesu produkcyjnego. Ma to na celu zapewnienie, że do stosu trafią tylko w pełni sprawdzone części.
Jednocześnie Fraunhofer IWU dąży do poprawy zdolności komina do adaptacji do otoczenia i warunków jazdy. Scheffler wyjaśnił: „Nasza hipoteza jest taka, że dzięki sztucznej inteligencji (AI), dynamiczne dostosowywanie zmiennych środowiskowych może oszczędzać wodór. Niezależnie od tego, czy silnik pracuje w wysokich, czy niskich temperaturach, czy na równinie, czy w środowisku o wysokiej temperaturze, będzie inaczej. Obecnie komin pracuje w z góry określonym, stałym zakresie pracy, co nie pozwala na taką optymalizację zależną od środowiska”.
Eksperci z Laboratorium Fraunhofera zaprezentują swoje metody badawcze na wystawie Silberhummel na targach Hannover Messe w dniach 20-24 kwietnia 2020 roku. Silberhummel bazuje na samochodzie wyścigowym zaprojektowanym przez Auto Union w latach 40. XX wieku. Konstruktorzy z Fraunhofer IWU wykorzystali nowe metody produkcji, aby zrekonstruować pojazd i stworzyć nowoczesne demonstratory technologiczne. Ich celem jest wyposażenie Silberhummel w silnik elektryczny oparty na zaawansowanej technologii ogniw paliwowych. Technologia ta została zaprezentowana cyfrowo na targach Hannover Messe.
Samo nadwozie Silberhummel jest również przykładem innowacyjnych rozwiązań produkcyjnych i procesów formowania, które zostały dodatkowo rozwinięte przez Fraunhofer IWU. Jednak tutaj nacisk położony jest na tanią produkcję w małych partiach. Panele nadwozia Silberhummel nie są formowane przez duże maszyny do tłoczenia, które wymagają skomplikowanych operacji narzędzi ze staliwa. Zamiast tego używana jest forma żeńska wykonana z drewna, która jest łatwa w obróbce. Obrabiarka zaprojektowana do tego celu wykorzystuje specjalny trzpień do stopniowego dociskania panelu nadwozia do drewnianej formy. Eksperci nazywają tę metodę „kształtowaniem przyrostowym”. „W porównaniu z tradycyjną metodą, niezależnie od tego, czy chodzi o błotnik, maskę, czy bok tramwaju, ta metoda pozwala szybciej wyprodukować wymagane części. Na przykład konwencjonalna produkcja narzędzi używanych do produkcji części nadwozia może trwać kilka miesięcy. Potrzebujemy mniej niż tydzień od wyprodukowania drewnianej formy do przetestowania gotowego panelu”, powiedział Scheffler.
Czas publikacji: 24.09.2020