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研究人員開發(fā)雙極板解決方案 以用于高性能燃料電池

時間:2021-10-02 17:59來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       雙極板(BPP)是現(xiàn)代燃料電池的關鍵組成部分,對于促進乘用車和商用車電動出行的發(fā)展,具有重要意義。據(jù)外媒報道,作為“AKS-雙極”(AKS-Bipolar)研究項目的一部分,斯圖加特大學(University of Stuttgart)、弗勞恩霍夫物理測量技術研究所(Fraunhofer IPM)、蒂森克虜伯汽車系統(tǒng)工程公司(thyssenkrupp System Engineering)和德國科路德實業(yè)化工集團(Chemische Werke Kluthe)的研究人員正在尋找解決方案,以在生產金屬雙極板的過程中減少廢品,并提供能源革命所需要的高組件數(shù)量。

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斯圖加特大學金屬成型技術研究所的測試設施(圖片來源:斯圖加特大學)

       燃料電池由許多堆疊膜電極組件(MEA)構成,將化學能轉化為電能。在這些組件之間,通過雙極BPP供應必要的反應氣體,并排出所產生的水。在現(xiàn)代燃料電池系統(tǒng)中,根據(jù)類型和尺寸,需要安裝300–600個BPP。

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用于分析BPP類結構壓印缺陷的樣品組件

       很長一段時間以來,由石墨制成BPP在市場上占據(jù)主導地位。然而,由于金屬BPP的成本更低、導電性更高,這一趨勢正在向金屬BPP轉變。為了制造這樣的BPP,研究人員正在使用金屬成型工藝,比起機械加工工藝,這類工藝成本更低,周期明顯更短。然而,在金屬板材的成型過程中,即使工藝參數(shù)稍有波動,也可能導致撕裂、起皺或回彈等缺陷。這使電池組的組裝變得更復雜。

       整體過程控制和質量保證體系

       目前為止,金屬BPP的大多數(shù)缺陷模式,無法統(tǒng)一進行檢測或避免。因此,要在成本和時間密集的樣品測試下游進行質量檢驗。在這種情況下,“AKS-Bipolar”項目(高精度壓印雙極板系列生產過程中的主動過程控制)的研究人員,正在開發(fā)一個整體的主動過程控制和質量保證系統(tǒng),并計劃將全表面3D測量技術直接集成至組件生產線上,在整體模擬(工具鏈)中繪制所有工藝階段。

       該項目合作伙伴正在使用高度精確的3D數(shù)據(jù)(受益于Fraunhofer IPM的數(shù)字全息傳感器技術,首次可以大規(guī)模實時獲取這些數(shù)據(jù)),并將這些數(shù)據(jù)與斯圖加特大學金屬成型技術研究所(IFU)用于工藝設計的模擬結果進行了快速而準確的比較。在這里,IFU使用了金屬板材和固體成型領域眾多研究項目的研究成果,包括之前兩個關于金屬板材建模的DFG項目。

       基于這些數(shù)據(jù),在項目中開發(fā)的仿真工具鏈,能夠生成并優(yōu)化正在研究的成型工藝的數(shù)字孿生件。通過這種方法,可以對反復出現(xiàn)的制造問題,如裂紋、褶皺或回彈效應,進行數(shù)值記錄,并有針對性地提出相應的對策。

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計劃演示器的示意圖。

       項目獲得成功后,將通過特定工業(yè)制造示例的演示器進行演示。為了做到這一點,研究人員正在建立實驗系統(tǒng)(首先是實驗室規(guī)模,然后擴展至工業(yè)規(guī)模)。

(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 燃料電池 雙極板
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