Een onderzoeksteam van de Fraunhofer IPA en de Campus Schwarzwald werkt samen met een industrieel consortium aan de ontwikkeling van een robotcel voor de geautomatiseerde assemblage van brandstofcelstapels. Daarmee leggen zij de basis voor de industriële massaproductie van deze emissievrije technologie.
Waterstof speelt een belangrijke rol bij de energietransitie. Het kan CO2-neutraal worden geproduceerd uit hernieuwbare energiebronnen in elektrolysers. Vervolgens kan het worden omgezet in elektrische energie in brandstofcellen. Vooral in het vrachtvervoer kunnen brandstofcellen veel voordeliger zijn dan elektromotoren die op batterijen werken. Maar er zijn ook veel andere toekomstige mogelijkheden voor brandstofcellen in stationaire toepassingen, zoals aggregaten.
Schaalvergroting
Het grote doel is de fabricagekosten te verlagen om het gebruik van deze technologie economischer te maken. Dit kan echter alleen worden bereikt door schaalvergroting. Bijvoorbeeld met volledig geautomatiseerde installaties die een zeer hoge productiecapaciteiten hebben. Die bestaan nu nog niet.
In het zogenoemde “H2FastCell”-project gaan wetenschappers van het Fraunhofer-instituut voor fabricagetechniek en automatisering en het centrum voor digitalisering, leiderschap en duurzaamheid Campus Schwarzwald nu zo’n productielijn ontwikkelen. Samen met teams van vijf bedrijven willen de wetenschappers tegen 2023 een robotcel hebben ontwikkeld, die de afzonderlijke lagen van een brandstofcel in enkele seconden en met absolute precisie in elkaar zet.
Klaar in 13 minuten
Een brandstofcelstapel bestaat uit gestapelde lagen van bipolaire platen, waardoor waterstof en zuurstof worden ingevoerd. Verder zijn er membraanelektrode-eenheden, waarin de twee chemische elementen met elkaar reageren. Omdat deze reactie slechts een spanning van maximaal één volt oplevert, moeten er ongeveer 400 brandstofcellen op elkaar worden gestapeld. Alleen zo is een brandstofcelmotor in staat bijvoorbeeld een vrachtwagen aan te drijven. Precisie is hier vereist. Want elke afwijking – zelfs in het micrometergebied – kan de prestaties van het brandstofcelsysteem verminderen.
De assemblagerobot die in het H2FastCell-onderzoeksproject het stapelen van die platen en eenheden uitvoert, scant ondertussen ook de afzonderlijke lagen op kwaliteit. Dit alles gaat met een snelheid van één seconde per laag. Een cel die uit vierhonderd afzonderlijke brandstofcellen bestaat, is dus al na ongeveer 13 minuten klaar.
Dalende prijzen
“Dit legt de basis voor de industriële massaproductie van brandstofcellen. De prijzen gaan dalen en het gebruik van brandstofcellen in mobiele zware toepassingen wordt dan concurrerend”, zegt Friedrich-Wilhelm Speckmann van het Fraunhofer IPA. Het onderzoeksteam streeft ernaar tegen de zomer van 2023 een demonstratie-installatie voor de geautomatiseerde assemblage van brandstofcellen te hebben opgezet op de Campus Schwarzwald in Freudenstadt. Deze faciliteit zal beschikbaar zijn voor bedrijven voor verdere proeven, haalbaarheidsstudies en validaties.
“Met dit eerste project leggen wij de basis voor ons toekomstige onderzoekscentrum voor bio-intelligent waterstofcyclusbeheer in het Zwarte Woud. Hiermee willen we samen met bedrijven in Baden-Württemberg de waterstoftechnologie geschikt maken voor mobiel en stationair gebruik als energiedrager”, aldus Stefan Bogenrieder, directeur van de Campus Schwarzwald.
Ook interessant: Denemarken krijgt fabriek voor brandstofcellen met 90 procent efficiëntie
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
