为了建立可持续的道路交通系统未来氢动力汽车将需要成千上万个燃料电池

为了建立可持续的道路交通系统，未来氢动力汽车将需要成千上万个燃料电池。但是到目前为止，燃料电池的生产一直很复杂而且太慢。因此，弗劳恩霍夫(Fraunhofer)团队正在开发一条连续的生产线，该生产线将能够以仅几秒钟的周期处理燃料电池组件。该试验线定于2021年4月12日至4月16日在汉诺威工业博览会数字版上展示。

德国和欧洲正在走向氢能的未来。德国联邦政府于去年6月批准了其氢战略。该战略的目标是到2040年在德国建造总产量为10吉瓦的制氢厂。对于欧洲，欧洲委员会正在其“氢战略”中提议将电解产量再增加40吉瓦。氢气将被用于工业，将来也将用于道路交通，最终预示着汽油和柴油燃料的转变。但是，数以百万计的车辆将需要数以百万计的燃料电池才能将氢转化为动力。到目前为止，欧洲还没有能够满足这种需求的大规模生产设施。我们最缺乏的是封闭的生产链，该生产链用于制造燃料电池组件，然后将其组装以形成成品，例如在流水线生产中。

第二长生产周期

亚琛弗劳恩霍夫工业技术研究院IPT董事总经理Christoph Baum博士说：“我们需要不间断的生产线，这些生产线能够以仅几秒钟的周期滴下和处理组件。” 从那时到现在，欧洲的工业还有很长的路要走。目前，各种制造商生产各种组件，然后组装以制造燃料电池。并且诸如成形，清洁，涂覆或接合燃料电池部件的生产步骤在各个机器岛中在空间上彼此分开。克里斯托夫·鲍姆(Christoph Baum)：“总而言之，我们生产设施内的物流十分复杂。零件必须多次拾取，放置和缓冲，这是一项耗时的工作。” 所以，

燃料电池的心脏

具体来说，这是关于制造燃料电池的心脏，即“堆”，在该堆上将氢转化为水并收集能量。该叠层由数百个彼此叠置的双极板组成。双极板被拉动通过毫米厚通道的复杂系统，氢的一端被送入，而烟囱中由化学反应产生的水则另一侧被送出。生产这些双极板本身就是一个挑战。板仅约一百微米厚，并且倾向于类似于膜而不是板。必须非常小心地移动它们，以确保没有折痕或更糟的是仍然起皱。首先，使用压力机将通道结构压印到板坯上。然后在真空下涂覆它们，以降低其电阻并使其更耐腐蚀。成品双极板由左半部分和右半部分组成，两者之间有细通道系统。因此，这两个半部分需要高度精确地焊接在一起。也有各种清洁步骤。

在汉诺威工业博览会上的演讲

Fraunhofer IPT的团队现在已经开发了一条生产线，在该生产线上可以使用特殊的拾放处理设备，将所有组件和双极板进行交接，从而形成流畅的流程。该试验线将于2021年4月12日至16日在汉诺威工业博览会数字版上展示。FraunhoferIPT与Fraunhofer材料与梁技术研究所IWS和Fraunhofer机床与成型技术研究所IWU一起进行现场直播。 ，将介绍Fraunhofer-Gesellschaft的行动计划和初步研究结果，以经济高效地实现燃料电池的自动化批量生产。这三个专门从事制造领域的研究所的目的是在国内和国际上加速燃料电池和电解槽的经济突破。而且，

由于某些处理步骤比其他处理步骤要快，因此面临的挑战是优化整个流程，以免发生卡纸或等待时间。毛坯压制过程(称为深冲)仅在大约一秒钟的时间内完成，而保护层的沉积需要更长的时间。克里斯托弗·鲍姆(Christoph Baum)说：“我们预测，未来的氢经济将需要成千上万个双极板。” 出于这个原因，我们正在努力在所有工厂中实现每秒至少一个双极板的生产量。”

从卷到成品

在CoBIP项目(用于燃料电池双极板的连续卷对卷生产)中，弗劳恩霍夫IPT目前正与弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT，朱利希研究中心以及一些工业合作伙伴一起推动中试线的自动化。研究人员正在开发一种设备，用于处理胶卷中的双极板，可以这么说。薄膜带穿过机器，并经过所有过程步骤-从毛坯到成型，从保护层的沉积到激光清洗的清洁过程。双极板仅在最末端切断条带并隔离。从卷到成品的连续过程将节省许多处理步骤。该工厂的设计非常灵活，工业伙伴可以随意交换和测试单个生产模块。“我们为制造商提供了一种工具，他们可以使用它们来设计和优化不间断的生产线以满足他们的要求。” 高周期率允许多个设备并联或串联使用，用于连接激光器的激光器。例如，半板。

“的确，在欧洲，我们在制造高级燃料电池方面拥有大量的系统专业知识。但是，我们缺乏以具有竞争力的价格以工业规模生产燃料电池的设施，就像我们在现代或丰田汽车上已经看到的生产线一样。 ”，克里斯托夫·鲍姆(Christoph Baum)总结道。鲍姆提醒我们，谈到燃料电池，不应该低估工业生产规模的障碍。与电池情况类似，将系统从实验室转移到批量生产是一件复杂的事情。过去，我们的国际竞争者在这里建立了自己的专业知识，以更具成本效益的批量生产赢得了更大的决心。得益于Fraunhofer IPT这样的高效生产线，我们将能够在早期阶段识别并应对工业规模生产的挑战。

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