แผ่นขั้วคู่แบบใหม่ที่ทำจากแผ่นฟอยล์โลหะบางสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง

ที่สถาบัน Fraunhofer Institute for Machine Tool and Molding Technology IWU นักวิจัยกำลังพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการผลิตเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิง เพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิตจำนวนมากอย่างรวดเร็วและคุ้มค่า ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยของ IWU จึงมุ่งเน้นไปที่ส่วนสำคัญของเครื่องยนต์เหล่านี้โดยตรง และกำลังศึกษาถึงวิธีการผลิตแผ่นขั้วคู่จากแผ่นโลหะบางๆ ที่งาน Hannover Messe สถาบัน Fraunhofer IWU จะจัดแสดงผลงานเหล่านี้และกิจกรรมการวิจัยเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่น่าสนใจอื่นๆ ร่วมกับทีมแข่ง Silberhummel Racing
เมื่อพูดถึงการขับเคลื่อนเครื่องยนต์ไฟฟ้า เซลล์เชื้อเพลิงเป็นวิธีที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการเสริมแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มระยะทางการขับขี่ อย่างไรก็ตาม การผลิตเซลล์เชื้อเพลิงยังคงเป็นกระบวนการที่มีต้นทุนสูง ดังนั้นจึงยังมีรถยนต์ที่ใช้เทคโนโลยีขับเคลื่อนนี้ในตลาดเยอรมันน้อยมาก ขณะนี้นักวิจัยจาก Fraunhofer IWU กำลังทำงานเพื่อหาทางออกที่มีต้นทุนต่ำกว่า: “เราใช้วิธีการแบบองค์รวมในการศึกษาองค์ประกอบทั้งหมดในเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิง สิ่งแรกที่ต้องทำคือการจัดหาไฮโดรเจน ซึ่งส่งผลต่อการเลือกวัสดุ ไฮโดรเจนมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในการผลิตพลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิง และขยายไปถึงตัวเซลล์เชื้อเพลิงเองและการควบคุมอุณหภูมิของรถยนต์ทั้งคัน” โซเรน เชฟเฟลอร์ ผู้จัดการโครงการของ Chemnitz Fraunhofer IWU อธิบาย
ในขั้นตอนแรก นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่หัวใจสำคัญของเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิง นั่นคือ "ชุดเซลล์เชื้อเพลิง" ซึ่งเป็นส่วนที่สร้างพลังงานจากแบตเตอรี่ที่เรียงซ้อนกันหลายชั้น โดยประกอบด้วยแผ่นขั้วคู่และเยื่ออิเล็กโทรไลต์
เชฟเฟลอร์กล่าวว่า “เรากำลังศึกษาหาวิธีทดแทนแผ่นขั้วไฟฟ้าแบบกราไฟต์แบบดั้งเดิมด้วยแผ่นฟอยล์โลหะบางๆ ซึ่งจะช่วยให้สามารถผลิตชุดขั้วไฟฟ้าได้จำนวนมากอย่างรวดเร็วและประหยัด และเพิ่มผลผลิตได้อย่างมาก” นักวิจัยยังมุ่งมั่นในเรื่องการประกันคุณภาพ โดยตรวจสอบทุกส่วนประกอบในชุดขั้วไฟฟ้าโดยตรงระหว่างกระบวนการผลิต เพื่อให้แน่ใจว่าเฉพาะชิ้นส่วนที่ผ่านการตรวจสอบอย่างครบถ้วนเท่านั้นที่จะสามารถนำเข้าสู่ชุดขั้วไฟฟ้าได้
ในขณะเดียวกัน Fraunhofer IWU ตั้งเป้าที่จะปรับปรุงความสามารถของปล่องควันในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและสภาวะการขับขี่ Scheffler อธิบายว่า “สมมติฐานของเราคือ ด้วยความช่วยเหลือของ AI การปรับตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมแบบไดนามิกจะช่วยประหยัดไฮโดรเจนได้ ไม่ว่าจะเป็นการใช้เครื่องยนต์ที่อุณหภูมิสูงหรือต่ำ หรือการใช้เครื่องยนต์บนพื้นราบหรือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ก็จะแตกต่างกัน ปัจจุบัน ปล่องควันทำงานภายในช่วงการทำงานคงที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งไม่อนุญาตให้มีการปรับให้เหมาะสมตามสภาพแวดล้อมเช่นนี้”
ผู้เชี่ยวชาญจากห้องปฏิบัติการ Fraunhofer จะนำเสนอวิธีการวิจัยของพวกเขาในนิทรรศการ Silberhummel ที่งาน Hannover Messe ระหว่างวันที่ 20-24 เมษายน 2563 Silberhummel เป็นรถแข่งที่ออกแบบโดย Auto Union ในช่วงทศวรรษ 1940 ปัจจุบันนักพัฒนาจาก Fraunhofer IWU ได้ใช้วิธีการผลิตใหม่ในการสร้างรถคันนี้ขึ้นใหม่และสร้างต้นแบบเทคโนโลยีที่ทันสมัย ​​เป้าหมายของพวกเขาคือการติดตั้งเครื่องยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงขั้นสูงให้กับ Silberhummel เทคโนโลยีนี้ได้ถูกฉายในรูปแบบดิจิทัลที่งาน Hannover Messe แล้ว
ตัวถังของ Silberhummel เองก็เป็นตัวอย่างหนึ่งของนวัตกรรมการผลิตและกระบวนการขึ้นรูปที่ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดย Fraunhofer IWU อย่างไรก็ตาม จุดเน้นอยู่ที่การผลิตต้นทุนต่ำในปริมาณน้อย แผงตัวถังของ Silberhummel ไม่ได้ขึ้นรูปด้วยเครื่องปั๊มขนาดใหญ่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานที่ซับซ้อนของเครื่องมือเหล็กหล่อ แต่ใช้แม่พิมพ์ตัวเมียที่ทำจากไม้ซึ่งง่ายต่อการแปรรูป เครื่องมือกลที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้จะใช้แกนพิเศษในการกดแผงตัวถังลงบนแม่พิมพ์ไม้ทีละน้อย ผู้เชี่ยวชาญเรียกวิธีการนี้ว่า “การขึ้นรูปทีละน้อย” “เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม ไม่ว่าจะเป็นบังโคลน ฝากระโปรง หรือด้านข้างของรถราง วิธีนี้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการได้เร็วกว่า ตัวอย่างเช่น การผลิตเครื่องมือแบบดั้งเดิมที่ใช้ทำชิ้นส่วนตัวถังอาจใช้เวลาหลายเดือน แต่เราใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งสัปดาห์ ตั้งแต่การผลิตแม่พิมพ์ไม้ไปจนถึงการทดสอบแผงที่เสร็จสมบูรณ์” Scheffler กล่าว