Az üzemanyagcellák lendülete növekszik ...

A bipoláris lapok (BPP) kezelése

Felületi szívóberendezés FLGR magas térfogatárammal, amely teljes felületen fogja meg az érzékeny alkatrészeket, például membrán-elektroda elrendezéseket (MEA) és bipoláris lemezeket (BPP)

Fogantyú a gázdiffúziós rétegek (GDL) kíméletes kezeléséhez

Kezelése erősen strukturált munkadarabokkal áttörésekkel

Folyadékmentes kezelés fóliák és membránok esetén (CCM)

Matthias Müller, nemzetközi értékesítési vezető és nemzetközi ágazati és kulcsfontosságú ügyfélkezelés a J. Schmalz GmbH-nál

A tüzelőanyag-cellás megoldás komoly lehetőség a kibocsátásmentes mobilitás terén. Míg hosszú ideig eltűnt a nyilvánosság szeme elől, mára elfogadott útvonallá vált a nulla kibocsátású stratégiákhoz. Ennek megfelelően dinamikusan fejlődik a hardver és az automatizált gyártás. Itt lép be a képbe a Schmalz, és igazítja kezelőrendszereit a folyamatosan változó igényekhez – új folyamatlépésekhez, felületekhez és anyagokhoz.

2001-től kezdve nyugtalan időszak kezdődött a belsőégésű motorok között. A 21. század eleji IAA-konferenciákon egyre több autógyártó fordította figyelmét a „kék” jövőmobilitási víziójára: üzemanyagcellás járművekre. Német autógyártók is tesztflottákat küldtek az utakra – csendes, tiszta, és néhány biztonsági intézkedést figyelembe véve ugyanúgy könnyen kezelhető, mint a benzines vagy dízel autók. Ezután a tüzelőanyag-cellák ismét eltűntek a nyilvánosság szeme elől. Az elektromobilitás támogatásának évei után most ismét a hidrogénhasználók kerülnek reflektorfénybe. Egy tanulmányban a VDE 2021 áprilisában meghatározza a „Jövő meghajtási portfólióját” igényalapú keveréknek: akkumulátor személyautókhoz, akkumulátor vagy tüzelőanyag-cellás járművekhez teherautók számára, valamint E-üzemanyagok a meglévő járművekhez, motorsporthoz és veterán autókhoz. A Villamosmérnöki, Elektronikai és Információtechnikai Szövetség (VDE) politikusokat és üzleti vezetőket kérdezett meg erről. A tény az: a tüzelőanyag-cellák elfogadottá válnak, és lehetőséget kínálnak a kibocsátásmentes közlekedésre és a gazdaság számára Németországban. A hatékony gyártáshoz automata fogórendszerekre is szükség van, amelyek finoman és biztonságosan kezelik a különböző alkatrészeket és szerkezeteket.

„A tüzelőanyag-cellás technológia jelenleg rendkívül dinamikus téma. Különösen Németországban és Európában, valamint néhány ázsiai országban támogatási programok jelennek meg, és a nagy nevek továbbra is megerősödnek” – mondja Matthias Müller, az International Sales és a Nemzetközi Iparági és Kulcsfontosságú Ügyfélkapcsolatok vezetője a J. Schmalz GmbH-nál. Az ő és csapata kihívása, hogy minden projektben jelen legyenek, és kiszolgálják a magas innovációs szintet. „Ezt problémamentesen meg tudjuk tenni – iparági menedzsmentünknek köszönhetően. Ez a mi központi pontunk, amely releváns kapcsolatokat fedez fel és szakszerűen gondozza az ügyfeleket. A siker mögött szoros együttműködés áll értékesítési szervezeteinkkel. Magas innovációs megoldásokkal és erős fejlesztési osztállyal képesek vagyunk követni a piac dinamikáját” – magyarázza Müller. Ennek megfelelően erősen hálózatos a Schwarzwald-i vállalat: a Schmalz már évtizedek óta működik együtt autógyártókkal, és részt vesz nemzeti kutatási projektekben. A cél: a tüzelőanyag-cellák gazdaságos sorozatgyártása. „Itt döntő a automatizálás, és ebben játszunk szerepet” – teszi hozzá Müller. A Schmalz átfogó fogóportfóliója jól fel van készülve erre a szerepre. És mégis, a glatti fejlesztési részlegen sok munka vár még rájuk. „Az iparág dinamikája tükröződik a mérnökök és fejlesztők felé támasztott követelményekben: folyamatosan kell igazítaniuk a fogórendszereket a változó gyártási lépésekhez, munkadarabokhoz és anyagokhoz, valamint az új felületi struktúrákhoz.”

Belemerülés a tüzelőanyag-cellába

Ahhoz, hogy megértsük, mit ért Matthias Müller, érdemes egy tüzelőanyag-cellát megvizsgálni, amely felépítésében alapvetően egy akkumulátorra emlékeztet: egy elektrolit réteg választja el az anódot és a katódot, és biztosítja az iontranszportot. Ez a membrán-elektrode egység (MEA) a tüzelőanyag-cellák szívét alkotja. Kívülről egy-egy gázelosztó réteg található, amelyhez bipoláris lemezek csatlakoznak.

A gyártásban hozzáférő rendszereknek különösen gyengéden kell bánniuk a érzékeny felületekkel, és ideálisan minden alkatrészt kezelniük kell. Ezért kombinálja a Schmalz több vákuumkör és fogástechnológiát, hogy szekvenciálisan vegye fel a katalizátorral bevont membránt, gázelosztó réteget és tömítőkeretet. A magas térfogatáram és az energiahatékony, kopás- és energiatakarékos pneumatikus vákuum-előállítás a SCPM kompakt egységekkel megakadályozza a részecskék visszamaradását a munkadarabokon. „Ezzel rendszerünk akár tisztaterekben is használható” – magyarázza Müller. A vékony fóliák deformációja előtt a teljes felületű fogóelv a lapos fogónál véd, amely nagy felületi érintkezést és alacsony vákuumszintet, magas térfogatáramot ötvöz. Ahogyan az akkumulátorgyártásban, a vákuum szakértője folyamatosan biztosítja a biztonságos elektrosztatikus kisülést – ESD-kompatibilis érintkezőfelületek segítségével.

A BPP-től a stackig

A fémből vagy grafit anyagokból készült bipoláris lemezek (BPP) keretezik az MEA-kat. Feladatuk: a hidrogén vezetése az anódhoz, az oxigén a katódhoz, valamint a reakcióvíz elszállítása és a hő- és elektromos energia leadása. Felületük kialakítása befolyásolja a későbbi tüzelőanyag-cella hatásfokát. Ennek megfelelően dinamikusan fejlődik a kutatás és fejlesztés. „Fejlesztésünknek lépést kell tartania ezzel a tempóval, és alkalmazkodnunk kell a változó formátumokhoz és struktúrákhoz” – hangsúlyozza Müller.

Alapvetően a Schmalz lapos fogókat használ a strukturált folyadékkötelek biztonságos kezeléséhez. Az integrált szívó fogók növelik a megengedett keresztirányú erőt – így a BPP a magas gyorsulás ellenére is helyben marad. A szívólapka műanyagja és az HT1 anyagú szívóelemek védik a bevont felületeket a sérülésektől és a kémiai maradványoktól. A domború vagy homorú BPP-héjak biztonságosan szívhatók fel a szörcsögő szívóval, és a magas tartási erőkkel egyenletesen rögzíthetők. Beépített szenzorok egyértelműen felismerik az alkatrészeket. Ezek a szintek a tömbösítésnél, azaz a MEA-k, gázelosztó rétegek és bipoláris lemezek összekapcsolásánál is fontosak.

Az összes alkatrész szerint a Schmalz speciális fogóinak teljes spektruma megtalálható ebben a gyártási lépésben: lapos fogók (FLGR), áramlásfogók (SCG), szörcsögő szívók (SBS) és hagyományos vákuum szívók. Technológiáik – legyen szó teljes felületű vagy érintésmentes fogásról – alacsonyan tartják a felületi nyomást és megakadályozzák a felületek szennyeződését. Egyidejűleg lépést tartanak a gyártási folyamat dinamikájával.”

„A tüzelőanyag-cellás gyártásban az elvárások hasonlóak a akkumulátorgyártáshoz – ugyanis hasonló anyagokat kezelünk. Vékonyak, bevontak és rendkívül érzékenyek. És lépést tartunk a fejlesztési dinamikával – mind kutatási projektekben, mind sorozatgyártásban” – összegzi Müller. A nemzetközi iparági menedzsment vezetőjével folytatott beszélgetés után világos: akár a „kék” autógyártói vízió, akár a politikai „zöld” terv kapcsán, a Schmalz kék színe folyamatosan fel fog tűnni a tüzelőanyag-cellás automatizált gyártásban.