Schaeffler sviluppa il prossimo

Schaeffler sta dimostrando le sue capacità di sviluppo nel campo della mobilità alimentata a idrogeno con una nuova generazione di piastre bipolari metalliche per celle a combustibile PEM. Tutti i sistemi di celle a combustibile si basano su piastre bipolari, ma Schaeffler ha affermato che le sue piastre presentano un nuovo design ottimizzato per la produzione in grande serie e sfruttano un processo di rivestimento per una lunga durata delle celle a combustibile. L'azienda ha affermato che gli stack realizzati utilizzando le sue piastre raggiungono una densità di potenza superiore di circa il 20% rispetto a quella degli stack realizzati utilizzando piastre della generazione precedente.

In un impianto di produzione pilota appositamente costruito a Herzogenaurach, in Germania, l’azienda sta ora producendo le nuove piastre in tirature fino a diverse decine di migliaia di unità per l’utilizzo da parte dei produttori di veicoli internazionali nella produzione di prototipi e piccole serie. L'impianto completamente automatizzato fa parte del centro di eccellenza di Schaeffler per l'idrogeno, un complesso che comprende anche una vasta gamma di apparecchiature di prova. L'impianto è stato progettato in modo da poter essere utilizzato anche per produrre piastre di grandi dimensioni, del tipo utilizzato per gli elettrolizzatori. Schaeffler garantisce così sia il movimento sostenibile che la fornitura sostenibile di idrogeno verde, ha affermato la società. Schaeffler è inoltre in grado di collaborare con i clienti per sviluppare piastre bipolari e componenti personalizzati per sistemi di celle a combustibile.

L'azienda dovrebbe avviare la produzione di piastre bipolari con il nome di Innoplate, una joint venture con Symbio, a Haguenau, in Francia, all'inizio del 2024.

Le piastre bipolari hanno le dimensioni di una busta DIN A4 e pesano solo 60 grammi, ma sono componenti fondamentali delle celle a combustibile, ha affermato Schaeffler. Svolgono una serie di funzioni vitali, tra cui fornire canali sia per la separazione e distribuzione dei gas di processo e del refrigerante sia per la rimozione dell'acqua risultante dalla reazione chimica.

"Schaeffler ha sviluppato un design innovativo che sfrutta in modo ottimale la superficie della piastra", ha spiegato il Dr. Jochen Schröder, responsabile E-Mobility di Schaeffler. "Quanto più fini e precise sono le strutture della piastra bipolare, tanto più efficiente è la piastra."

Le nuove piastre di Schaeffler consentono una densità di potenza dello stack di celle a combustibile di 4,6 kW per litro di volume della cella a combustibile (comprese le piastre terminali e l'hardware di compressione). Per le applicazioni sui veicoli, diverse centinaia di queste piastre sono sovrapposte l'una sull'altra, ciascuna separata da un gruppo elettrodo a membrana (MEA), per formare una pila. Le piastre rappresentano fino all'80% del peso della pila e fino al 65% del suo volume. Gli stack costituiti da un massimo di 400 di queste unità cellulari hanno una potenza totale fino a 140 kW, sufficiente per i veicoli commerciali leggeri.

La nuova generazione di piastre bipolari di Schaeffler è inoltre progettata da zero per l'industrializzazione su larga scala, un approccio noto come design for manufacturing (DFM). L’obiettivo è raggiungere un livello di efficienza in termini di costi e scalabilità della produzione sufficiente affinché la mobilità alimentata a idrogeno possa raggiungere una svolta nel mercato. In termini di produzione, l'azienda sta sfruttando anni di esperienza e competenza nello stampaggio e nella formatura dei metalli e ha raggiunto l'elevato livello di precisione necessario per stampare le strutture ultrafini necessarie sulla superficie delle piastre, che hanno uno spessore di soli 50 mm. a 100 micrometri, ha affermato la società.

Un'altra caratteristica delle piastre bipolari metalliche prodotte da Schaeffler è il sistema di rivestimento, che mantiene un elevato livello di conduttività elettrica per l'intera durata di servizio della cella a combustibile, ha affermato l'azienda. La soluzione di Schaeffler è “Enertect” – una famiglia di sistemi di rivestimento ad alte prestazioni sviluppati appositamente per piastre bipolari. A seconda delle esigenze del cliente, i rivestimenti possono essere progettati per garantire la massima durata utile delle piastre, un'impronta di carbonio minima o un rapporto prezzo-prestazioni ottimizzato.

“Grazie alle nostre competenze nella tecnologia delle superfici, siamo in grado di offrire a ciascun cliente una soluzione di rivestimento specifica per l’applicazione. Ciò significa che possiamo soddisfare le esigenze di ciascun cliente in termini di bilanciamento di costi, prestazioni ed emissioni di CO2 legate alla produzione”, ha affermato Schröder.