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Herstellung langlebiger Brennstoffzellen für Transportfahrzeuge

Staatliche Auflagen haben die Fahrzeughersteller unter Druck gesetzt, die Emissionen fossiler Brennstoffe durch die Herstellung elektrischer Alternativen zu senken. Wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen, die von 2019 bis 2026 voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 66,9 % auf den Fahrzeugmärkten erreichen werden, sind der Schlüssel zu diesem Übergang. Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist irreversibel und kann durch Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Brennstoffzellentechnologien erreicht werden.

Obwohl LIBs für Elektrofahrzeuge (EVs) weit verbreitet sind, ist die Brennstoffzellentechnologie eine wichtige Säule für alle Arten von Transport. Gemeinsam sind sie für die Reduzierung der CO2-Emissionen verantwortlich, die von allen Arten von Fahrzeugen erzeugt werden. Allein Transportfahrzeuge verursachen mehr als 20 % des gesamten CO2. Um die Emissionen zu senken, ist die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie ideal, da sie leicht ist, schnell tankt und eine größere Reichweite bietet. Es ist besonders ideal für Nutzfahrzeuge, Busse, Transporter und Transport-LKWs.

Weltweit investieren führende Industrieunternehmen massiv in die Förderung von Brennstoffzellensystemen – vor allem in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs), die niedrige Arbeitstemperaturen, kurze Anlaufzeiten, die Möglichkeit, mit Umgebungsluft zu betrieben werden, und ein einfacheres Elektrolytmanagement bieten. Dies ist entscheidend für Transportfahrzeuge, die für lange Strecken bei langer Dienstleistung gebaut sind. Die ersten OEMs, die PEMFCs auf den Markt bringen, die für die Bedürfnisse von Transportfahrzeugen optimiert sind, werden einen erheblichen Wettbewerbsvorteil erzielen.

PEMFCs erfordern jedoch Material Lösungen, die darauf ausgelegt sind, die häufigsten Fehlermodi zu verhindern, vor allem bei Verunreinigungen und Mechanisch Verschlechterung durch Hydrolyse Zersetzung. Material kann Ionen auslaugen, was zu einer verminderten Systemleistung und einem vorzeitigen Ausfall führt.  

Hydrolytisch instabile Materialien sind auch nicht in der Lage, hydrolytischer und Wärmealterung in PEMFCs standzuhalten, die bei Temperaturen von bis zu 110 °C mit fast 100 % Feuchtigkeit betrieben werden, wodurch sich Teile verformen und unter die Sicherheitsstandards fallen. PEMFC-Lösungen, die die Sicherheitsanforderungen nicht erfüllen, müssen vom Markt genommen werden, was sich negativ auf Ihr Markenimage auswirkt.

XytronTM – das reinste Material mit der höchsten Haltbarkeit auf dem Markt

Unsere Forscher sind zu dem Schluss gekommen, dass Polyphenylensulfid (PPS) -Materialien am besten für PEMFCs geeignet sind. Xytron, unser Hochleistungs-PPS Compound, bietet die hohe Reinheit und überlegene Mechanisch Festigkeit, die erforderlich sind, um die niedrigste Ionenlaugungsleistung der Industrie bei Temperaturen von bis zu 120 °C sowie die höchste hydrolytische und Chemikalienbeständigkeit zu erreichen. Dies ermöglicht es OEMs, langlebige, hocheffiziente PEMFCs zu entwickeln, die die Kosten pro Kilometer und die Gesamtbetriebskosten für Endverbraucher senken.

Übertreffen Sie jedes konkurrierende Material  

Xytron bietet unübertroffene Festigkeit und Zähigkeit, Dimensionsstabilität, Ermüdung und Kriechfestigkeit sowie Festigkeit der Bindenähte in hydrolytischen Umgebungen, wodurch eine lebenslange Zuverlässigkeit in PEMFCs gewährleistet wird. Die Tests von Envalior zeigen, dass Xytron nach 200 Stunden praktisch keinen Massenzuwachs aufgrund von Wasser Absorption, das einen wichtigen Beitrag zur ionischen Auswaschung leistet.

Zum Vergleich: Polyamid (PA6) nahm an Masse um bis zu fast 10% und PPA an Masse um mehr als 5% zu. Tests zeigen auch, dass Xytron nach mehr als 5.000 Stunden hydrolytischer und hitziger Alterung nur minimale Mechanisch Festigkeit verliert, während PA-Gruppen nach 150 Stunden eine signifikante Verschlechterung aufweisen und andere PPS Materialien nach weniger als 300 Stunden zu verschlechtern beginnen.  

Dediziertes Know-how in der Brennstoffzellenanwendung

Envalior nutzt umfangreiche Forschung, Computer-Aided Engineering (CAE) und Experten der Industrie, um die Leistung von Xytron in verschiedenen PEMFC-Komponenten zu validieren. Dies ermöglicht es unseren Kunden, Systemteile wie Medienverteilungsplatten, Isolationsplatten, Wasserstoffrückführungskomponenten und Ventile zur Wasserstoffdruckregelung mit demselben Material zu konstruieren, was ihnen Zeit und Kosten spart. Wir bieten unseren Kunden direktes Anwendungsdesign-Know-how und arbeiten mit ihnen zusammen, um die optimalen Materialien für ihre Bedürfnisse auszuwählen.

Bei Envalior verstehen wir, dass es entscheidend ist, mit einem neuen Produkt einen tadellosen ersten Eindruck zu hinterlassen. Obwohl Fahrzeughersteller bestrebt sind, grüne Lösungen zu nutzen, benötigen sie die Gewissheit, dass dies ihr Endergebnis nicht negativ aufprallen lässt.

Als Nachhaltigkeit orientiertes Unternehmen und bevorzugter Partner Industrie führenden Fahrzeug-, Elektronik- und Elektrisch Industrie Hersteller ist Envalior bereit, Sie bei der Einführung einer Brennstoffzellentechnologie zu unterstützen, die die Erwartungen übertrifft. Unser Team hat es sich zur Aufgabe gemacht, Ihnen und Ihren Kunden dabei zu helfen, eine sauberere, bessere Zukunft für alle zu schaffen.

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Yu Bin

Global Advanced Engineering Manager für E-Mobilität

Veröffentlicht am

10 December 2020

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ÜBER DEN AUTOR

Yu Bin

Global Advanced Engineering Manager für E-Mobilität

Seit sechs Jahren arbeitet Yu Bin bei Envalior, seit 2018 ist er in Engineering Materials als Global Advanced Engineering Manager für E-Mobilität (HEV, PHEV, ELEKTROFAHRZEUG und Brennstoffzelle) tätig. Sein Hintergrund liegt in Polymer und Mechanik. Er besuchte die Sichuan University, um Polymer / Kunststoffe zu studieren.

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