2001 yılından itibaren içten yanmalı motorlar arasında huzursuzluk baş gösterdi. IAA'larda 21. yüzyılın başında giderek daha fazla otomobil üreticisi geleceğin mobilitesine ilişkin "mavi" vizyonlarına dikkat çekti: Yakıt hücreleriyle çalışan araçlar. Alman otomobil üreticileri de yollara test filoları gönderdi - sessiz, temiz ve birkaç güvenlik önlemine tabi olarak, benzinli veya dizel motorlar kadar kullanımı kolay. Ardından yakıt hücresi kamuoyunun dikkatinden çekildi. Yıllarca enerji depolama olarak bataryalarla elektromobiliteyi teşvik ettikten sonra, hidrojen kullanıcıları şimdi bir kez daha spot ışığına çıkıyor. Nisan 2021'de yayınlanan bir çalışmada VDE, "geleceğin tahrik portföyünü" talep odaklı bir karışım olarak tanımlıyor: Binek araçlar için batarya, kamyonlar için batarya veya yakıt hücresi ve mevcut araçlar, motor sporları ve klasik otomobiller için e-yakıtlar. Bu amaçla Alman Elektrik, Elektronik ve Bilgi Teknolojileri Birliği (VDEI) politikacılar ve iş dünyası liderleriyle bir anket yaptı. Gerçek şu ki yakıt hücresi kendini kanıtlıyor ve Almanya'da emisyonsuz sürüş ve ekonomi için bir fırsat oluşturuyor. Verimli üretim aynı zamanda çeşitli bileşenleri ve montajları nazik ve güvenli bir şekilde tutan otomatik kavrama sistemleri gerektiriyor.
YAKIT HÜCRELERİNDE SERİ ÜRETİM HEDEFLENİYOR
"Yakıt hücresi şu anda son derece dinamik bir konu. Özellikle Almanya ve Avrupa'nın yanı sıra Asya'daki bazı ülkelerde sübvansiyon programları yeni oyuncuların ortaya çıkmasına ve büyük isimlerin kendilerini daha da geliştirmesine olanak sağlıyor," diyor J. Schmalz GmbH Uluslararası Satış ve Uluslararası Endüstri ve Müşteri Yönetimi Başkanı Matthias Müller. Kendisi ve ekibi için zorluk, tüm projelerin başında olmak ve yüksek düzeyde inovasyona hizmet edebilmektir. "Sektör yönetimimiz sayesinde bunu sorunsuz bir şekilde başarıyoruz. Bu bizim temel dayanağımız, ilgili bağlantıları ortaya çıkarıyor ve müşterilere profesyonel destek sağlıyoruz. Başarının arkasında satış organizasyonlarımızla olan çok yakın iş birliğimiz var. Son derece yenilikçi çözümler ve güçlü geliştirme departmanlarımızla pazardaki dinamiklere ayak uydurabiliyoruz," diye açıklıyor Müller. Şirket buna uygun olarak güçlü bir ağa sahip: Schmalz uzun zamandır otomotiv üreticileriyle birlikte çalışıyor ve ulusal araştırma projelerinde yer alıyor. Hedef, yakıt hücrelerinin ekonomik seri üretimi. Müller, "Otomasyon burada çok önemli ve biz de bu noktada devreye giriyoruz" diye ekliyor. Schmalz, kapsamlı tutucu portföyü ile bu rol için iyi konumlanmış durumda. Yine de Glatten'deki geliştirme departmanında yapılması gereken işler var. "Sektörün dinamikleri, tasarımcılarımız ve geliştiricilerimizden gelen taleplere de yansıyor: Tutucu sistemlerini değişen üretim adımlarına, iş parçalarına, malzemelere ve yeni yüzey yapılarına sürekli olarak adapte etmek zorundalar."
YAKIT HÜCRESİNİN KALBİNE ULAŞMAK
Matthias Müller'in ne demek istediğini anlamak için, yapısı temelde bir pili andıran bir yakıt hücresinin içine bakmak yardımcı olacaktır: Bir elektrolit tabakası anot ve katodu ayırır ve iyon taşınmasını sağlar. Bu membran elektrot düzeneği (MEA) her yakıt hücresinin kalbidir. Dış tarafta, bipolar plakaların bağlı olduğu bir gaz difüzyon tabakası vardır.
Üretim sırasında MEA'lara erişen sistemlerin hassas yüzeylere karşı özellikle nazik olması ve tüm bileşenleri ideal şekilde işlemesi gerekir. Bu nedenle Schmalz, katalizör kaplı membranı, gaz difüzyon katmanını ve sızdırmazlık çerçevesini sırayla almak için çeşitli vakum devrelerini ve kavrama teknolojilerini birleştirir. Yüksek hacimli akış ve SCPM kompakt ejektörler tarafından aşınma ve enerji tasarruflu pnömatik vakum üretimi, iş parçaları üzerinde partikül kalıntılarını önler. Müller, "Bu, sistemimizin temiz odalarda da kullanılabileceği anlamına geliyor" diye açıklıyor. Geniş alanlı tutucunun, geniş alanlı teması düşük vakum seviyesi ve yüksek hacimli akışla birleştiren tam alanlı tutma prensibi, ince filmlerin deformasyonuna karşı koruma sağlıyor. Pil üretiminde olduğu gibi, vakum uzmanı ESD uyumlu temas yüzeylerinin yardımıyla güvenli elektrostatik deşarjı sürekli olarak sağlamalıdır.
BPP'DEN YIĞINA
Metal veya grafit malzemelerden yapılmış iki kutuplu plakalar (BPP) MEA'ları çerçeveler. Görevleri: hidrojeni anoda ve oksijeni katoda iletmek, ayrıca reaksiyon suyunu uzaklaştırmak ve termal ve elektrik enerjisini sağlamaktır. Yüzeylerinin tasarımı, müteakip yakıt hücresinin verimliliğini etkiler. Araştırma ve geliştirme de buna paralel olarak dinamiktir. Müller, "Gelişimimiz bu hıza ayak uydurmalı ve tutucularımızı değişen formatlara ve yapılara uyarlamalıyız" diye açıklıyor.
Prensip olarak Schmalz, yapılandırılmış akış alanlarının güvenli bir şekilde taşınması için alan tutucuları kullanıyor. Ek olarak entegre vantuzlar izin verilen yanal kuvveti artırır - böylece BPP yüksek ivmelenmeye rağmen yerinde kalır. Vakum plakalarının plastiği ve vantuzların HT1 malzemesi, kaplanmış yüzeyleri hasardan ve kimyasal kalıntılardan korur. SBS temassız vakum tutucu, dışbükey veya içbükey BPP yarımlarını güvenilir bir şekilde tutar ve yüksek tutma kuvvetleriyle düz bir şekilde taşır. Entegre sensörler de bileşenleri net bir şekilde tanımlar. Bunlar yığın üretiminde, yani MEA'ların, gaz difüzyon katmanlarının ve bipolar plakaların birleştirilmesinde de önemlidir.
Farklı bileşenlere göre, Schmalz'ın tüm özel tutucu yelpazesi bu üretim adımında bulunabilir: FLGR alan tutucuları, SCG akış tutucuları, SBS yüzer vakum tutucular ve geleneksel vantuzlar. Farklı teknolojileri - ister tam yüzeyli ister düşük temaslı kavrama olsun - yüzey basıncını düşük ve yüzeyleri kontaminasyondan uzak tutar. Aynı zamanda, üretim sürecindeki dinamiklere ayak uydururlar.
Matthias Müller konuyu, "Yakıt hücresi üretimindeki talepler batarya üretimine benziyor; sonuçta burada benzer malzemeleri işliyoruz. İnce, kaplamalı ve bu nedenle son derece hassaslar. Ve hem araştırma projelerinde hem de seri üretimde gelişim dinamiklerine ayak uyduruyoruz" diye özetliyor.
