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2023

08

弗劳恩霍夫研究所新项目改进燃料电池生产流程

作者:

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE


 

高效生产燃料电池堆

 

弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(以下称:研究所)的研究人员目前正在优化质子交换膜燃料电池(PEMFC)的大规模生产。在名为“TiKaBe”联合项目,研究所正在开发用于不同工业涂覆工艺的创新催化剂油墨。名为“BI-FIT”的第二个研究项目,重点是缩短和简化燃料电池电堆初始调试过程-电堆的初始条件调节。

 

未来全球重型运输领域,燃料电池将迎来需求的爆发。为推广质子交换膜电池技术,研究所需要研发新概念,让工业生产的膜电极组件变得既资源高效又具成本效益。研究所和项目合作伙伴紧密合作,为汽车和供应商生产的产业化打下技术基础,以加速全球生产。

 

不同涂覆工艺的创新催化剂油墨

 

研究所在项目“TikaBe”中开发用于不同工业涂覆工艺的创新催化剂油墨,并缩短干燥时间。氢技术部燃料电池部门负责人Ulf Groos表示,研究所正研发寿命较长的膜电极组件单元,贵金属含量较低。研究所正关注合适工业流程的刮痕涂覆工艺。未来,喷墨、蚀刻和丝网印刷等印刷工艺也将变得重要。它们能够实现结构化涂层,从而减少浪费和材料损失,因为可以在指定的催化剂区域进行涂层。

 

优化燃料电池电堆启动过程

 

在项目“BI-FIT”(燃料电池初始调试和测试)中,研究所的人员正在深入研究燃料电池电堆初始调试的关键机制。初始调试是指首次使用新生产的燃料电池电堆进行电操作,以建立其名义功率和均匀的单电池电压。因该过程时间较长,初始调试仍然是瓶颈,是燃料电池生产降本的主要障碍。目前的初始调试方法需要两到八小时来完全激活燃料电池电堆。在燃料电池电堆的大规模生产中,初始调试占据了总制造成本的约5%。

 

研究项目的目标是通过创新概念将初始调试过程缩短至60分钟,或将其缩减至总生产成本的1%。为实现这一目标,必须考虑和优化关键组件膜电极组件的生产、电堆设计以及初始调试过程中的操作条件之间的相互关系。

 

BI-FIT”(燃料电池初始调试和测试)和“TikaBe”(用于燃料电池催化剂涂覆的油墨开发)项目分别由德国数字和交通联邦部在国家创新计划氢能与燃料电池技术(NIP)框架内提供1015210欧元和1344738欧元的资助。这些资金指南由国家氢能与燃料电池研究组织(NOW GmbH)协调,并由朱利希项目管理(PtJ)负责实施。

 

来源弗劳恩霍夫太阳能系统研究所

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