Wetenschappers hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het ontwerp van vitale componenten die worden gebruikt in voertuigen met waterstofbrandstofcellen. Verbeterde functies verlagen de productiekosten en helpen een schone autotoekomst te creëren.

Nu hybride en volledig elektrische auto's op batterijen mainstream worden, het belang van waterstof als veelzijdig, schone en veilige energiedrager wordt steeds meer erkend. Hoewel het gebruik ervan in het transport aan kracht wint, het huidige marktaandeel van brandstofcel-elektrische voertuigen (FCEV's) is klein vanwege de hoge kosten en efficiëntieproblemen. Een groep experts pakt deze uitdaging aan als onderdeel van het door de EU gefinancierde INN-BALANCE-project. Ze hebben onlangs de interfaces tussen de cruciale componenten van de FCEV-technologie gespecificeerd om hun ontwerp te verbeteren.

Zoals vermeld in een persbericht op de projectwebsite, "Er zijn belangrijke mijlpalen bereikt met betrekking tot de definitie van interfaces tussen componenten en de brandstofcelstack, evenals het ontwerp van de stackbehuizing en de anode, kathode en de koelmodules."

Deze componenten worden hulpcomponenten genoemd, of 'balans van planten' (BoP). Ze regelen het brandstofcelsysteem en regelen de toevoer van waterstof en lucht naar de stack. "INN-BALANCE streeft ernaar verschillende verbeteringen op BoP-niveau door te voeren met een speciale focus op productiegericht ontwerp. Het doel is om de kosten voor de industriële productie van brandstofcelsystemen te verlagen."

Geciteerd in hetzelfde persbericht, Jörg Weiss-Ungethüm van het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum, die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van het koelsysteem, zei dat de koelmodule wordt gebruikt voor het thermische beheer van de stapel. Dit heeft een grote impact op de waterhuishouding en is kritisch voor de prestaties. In aanvulling, de BoP-componenten moeten op "optimale temperatuur worden gehouden en er moet naar behoefte warmte aan de passagierscabine worden geleverd."

Maximale output en minimale verliezen

Het lopende INN-BALANCE-project (INNovative Cost Improvements for BALANCE of Plant Components of Automotive PEMFC Systems) stelt ook een "geïntegreerde injector/ejector-oplossing" voor. Dit maximaliseert het vermogen van de stack en minimaliseert waterstofverliezen.

PEMFC staat voor proton exchange membrane (PEM) brandstofcel, ook wel polymeer elektrolytmembraan brandstofcel genoemd. Het is een soort op zuur gebaseerde brandstofcel die het transport van protonen van de anode naar de kathode via een vast PEM gebruikt. Deze brandstofcellen werken bij temperaturen onder de 100 °C. Anode en kathode zijn de twee elektroden in een batterij of brandstofcel, waarbij de eerste positief geladen is en de laatste negatief geladen tijdens de opwekking van elektriciteit. De meeste brandstofcellen die zijn ontworpen voor gebruik in voertuigen, produceren minder dan 1,16 volt elektriciteit - lang niet genoeg om een ​​voertuig van stroom te voorzien. Daarom, meerdere cellen moeten worden geassembleerd in een brandstofcelstapel.

In een FCEV, elektrische energie die de elektromotor aandrijft om het voertuig voort te stuwen, wordt geleverd door een chemische reactie die plaatsvindt tussen waterstof en zuurstof in de brandstofcel. Het omzetten van waterstofgas in elektriciteit levert alleen water en warmte op als bijproduct. Als de waterstof wordt opgewekt uit een duurzame bron, dit betekent dat brandstofcelvoertuigen emissievrije transportmogelijkheden kunnen bieden.

INN-BALANCE werd opgericht om een ​​nieuw en geïntegreerd platform te ontwikkelen voor de ontwikkeling van geavanceerde BoP-componenten in huidige op brandstofcellen gebaseerde voertuigen. Dit is gericht op het verbeteren van hun efficiëntie en betrouwbaarheid, kosten verlagen, en het presenteren van een stabiele toeleveringsketen aan de Europese autofabrikanten en systeemintegrators.