Schaeffler desenvolve o próximo

A Schaeffler está a demonstrar as suas capacidades de desenvolvimento no domínio da mobilidade movida a hidrogénio com uma nova geração de placas bipolares metálicas para células de combustível PEM. Todos os sistemas de células de combustível dependem de placas bipolares, mas Schaeffler disse que suas placas apresentam um novo design otimizado para produção em grandes séries e aproveitam um processo de revestimento para longa vida útil das células de combustível. A empresa disse que as pilhas feitas com suas placas atingem uma densidade de potência cerca de 20% maior do que as pilhas feitas com placas da geração anterior.

Numa instalação de produção piloto especialmente construída em Herzogenaurach, Alemanha, a empresa está agora a fabricar as novas placas em séries de até várias dezenas de milhares de unidades para utilização por fabricantes internacionais de veículos na produção de protótipos e em pequenas séries. A instalação totalmente automatizada faz parte do centro de excelência da Schaeffler para hidrogénio, um complexo que também inclui uma extensa gama de equipamentos de teste. A instalação foi projetada para que também possa ser utilizada na fabricação de grandes placas do tipo utilizado em eletrolisadores. A Schaeffler está assim a garantir tanto o movimento sustentável como o fornecimento sustentável de hidrogénio verde, afirmou a empresa. A Schaeffler também pode fazer parceria com clientes para desenvolver placas bipolares e componentes personalizados para sistemas de células de combustível.

A empresa deverá iniciar a produção de placas bipolares com o nome de Innoplate, uma joint venture com a Symbio, em Haguenau, França, no início de 2024.

As placas bipolares têm apenas o tamanho de um envelope DIN A4 e pesam apenas 60 gramas, mas são componentes essenciais das células de combustível, disse Schaeffler. Eles desempenham uma série de funções vitais, incluindo o fornecimento de canais para a separação e distribuição dos gases do processo e do refrigerante e para a remoção da água resultante da reação química.

“A Schaeffler desenvolveu um design inovador que aproveita ao máximo a área de superfície da placa”, explicou o Dr. Jochen Schröder, responsável pela E-Mobility da Schaeffler. “Quanto mais finas e precisas forem as estruturas da placa bipolar, mais eficiente será a placa.”

As novas placas da Schaeffler permitem uma densidade de potência da pilha de células de combustível de 4,6 kW por litro de volume de células de combustível (incluindo placas terminais e hardware de compressão). Para aplicações em veículos, várias centenas dessas placas são colocadas umas sobre as outras, cada uma separada por um conjunto de eletrodos de membrana (MEA), para formar uma pilha. As placas representam até 80% do peso da pilha e até 65% do seu volume. Pilhas compostas por até 400 dessas unidades de células têm uma potência total de até 140 kW – suficiente para veículos comerciais leves.

A nova geração de placas bipolares da Schaeffler também foi concebida desde o início para a industrialização em grande escala – uma abordagem conhecida como design for Manufacturing (DFM). O objetivo é alcançar um nível de relação custo-eficácia e escalabilidade de produção suficiente para que a mobilidade movida a hidrogénio alcance um avanço no mercado. Em termos de produção, a empresa aproveita os seus anos de experiência e conhecimento em estampagem e conformação de metais, e alcançou o elevado nível de precisão necessário para estampar as estruturas ultrafinas necessárias na superfície das placas, que têm uma espessura de apenas 50 a 100 micrômetros, afirmou a empresa.

Outra característica das placas bipolares metálicas fabricadas pela Schaeffler é o sistema de revestimento, que mantém um alto nível de condutividade elétrica durante toda a vida útil da célula a combustível, disse a empresa. A solução da Schaeffler é “Enertect” – uma família de sistemas de revestimento de alto desempenho desenvolvidos especificamente para placas bipolares. Dependendo dos requisitos do cliente, os revestimentos podem ser projetados para máxima vida útil da chapa, mínima pegada de carbono ou uma relação preço-desempenho otimizada.

“Graças às nossas capacidades em tecnologia de superfícies, somos capazes de oferecer a cada cliente uma solução de revestimento específica para cada aplicação. Isto significa que podemos atender aos requisitos de cada cliente em termos de equilíbrio entre custo, desempenho e emissões de CO2 relacionadas à fabricação”, disse Schröder.