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연료 전지의 탱크-투-휠 효율성 및 신뢰성을 높이기 위한 소재 솔루션

첨단 기술은 사람들의 통근 방식을 변화시키고 있으며, 자동차 산업는 연결성과 전기화의 급격한 변화를 겪고 있습니다. 분석가들은 전기 자동차가 2025년에 판매되는 신차의 총 공유 35%를 차지할 것으로 예측합니다. 전기 자동차를 생각할 때 대부분 리튬 이온 배터리로 구동되는 자동차를 생각하지만 가장 환경 친화적인 솔루션이라면? 아마 아닐 거예요. 대안으로 자동차는 연료 전지 기술로 구동될 수 있습니다.

배터리 전기 자동차와 비교할 때 연료 전지 자동차의 기술적 이점은 다음과 같습니다.

  • 훨씬 더 짧은 주유/충전 시간(가솔린 주유와 비슷함)
  • 무거운 배터리의 추가 적재 없이 더 긴 주행 거리
  • 녹색 수소 공급원을 기반으로 한 무공해 및 환경 충격 감소, 특히 긴 주행 거리와 함께 더 가벼운 무게

그 결과, 거의 모두 주요 OEM 업체가 이미 연료 전지 차량의 상용화에 투자하고 있거나 투자 할 계획이며, 무게와 주행 거리 증가의 관련성 때문에 버스와 밴을 먼저 대상으로합니다. 다양한 연료 전지 기술 중에서, 특히 양성자 교환막 연료 전지(PEMFC)는 충분히 낮은 작동 온도(80 내지 100°C), 약 1초의 짧은 시동 시간 및 산화제로서 순수 수소 및 주변 공기에서 작동할 수 있는 능력으로 인해 선호됩니다. 이러한 차량에는 수소와 산소를 물, 열 및 전기로 변환하는 전기 화학 장치로 연료 전지 스택이 장착되어 있습니다.

차량의 심장

차량의 핵심인 연료 스택은 수백 개의 개별 셀과 플라스틱 또는 금속으로 제조된 다양한 구성 요소로 구성됩니다. 각 개별 셀은 바이폴라 플레이트, 가스 소산층, 그리고 가장 중요한 백금 촉매층이 있는 양성자 교환막의 샌드위치 구조로 구성됩니다(아래 그림 1 참조).

촉매는 수소 분자를 산화시켜 양극에서 음극으로 수소 이온을 선택적으로 통과시키고 전자가 외부 장치를 통해 음극으로 전류로 이동하도록 합니다. 전지에서 화학 반응의 특성을 감안할 때, 연료 전지 스택에 필요한 구성 요소를 만드는 데 사용되는 소재 물질에서 침출되는 이온을 최소화하고 이상적으로 방지해야 합니다.

연료 전지 스택에 사용되는 구성 요소에서 침출되는 불순물과 이온은 촉매에 중독되어 멤브레인을 막아 연료 전지 스택의 효율을 크게 감소시키고 수명에 영향을 미칩니다. PEMFC 응용 분야에서 Pt에 가장 중요한 것은 황 종과 일산화탄소입니다.

한편, PEMFC는 온도 범위가 80-120 °C이고 습도가 거의 100%이며 PH 값이 3-5인 가혹한 조건에서 작업하고 있습니다. 연료 전지 시스템의 효율성과 신뢰할 수 있는 수명 성능을 보장하려면 최소 이온 침출 성능과 최고의 가수분해 저항성 및 최고의 화학적 저항성을 가진 소재 솔루션이 절대적으로 필요합니다.

Envalior 의 연료 전지 전문가와 과학자는 연료 전지 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있는 모두 요소를 주의 깊게 연구하기 위해 노력했습니다. 다양한 소재 용액 중에서 PPS가 가장 적합한 후보로 밝혀졌으며, 이는 우수한 화학적/가수분해 저항의 장점과 낮은 이온 침출 및 우수한 기계적 성능을 결합합니다.

특히 연료 전지의 최적 성능을 위해 연료 전지 중독 메커니즘에 대한 심층 분석을 기반으로 Envalior는 업계 최저 이온 침출 수준을 가진 맞춤형 PPS 화합물을 개발했습니다. 특허 받은 PPS Xytron 4080HR은 다음과 같은 기능을 제공합니다.

  • 최대 120°C까지 동종 최저 이온 침출로 최고의 연료 전지 효율 보장
  • 모두 공학 플라스틱 중 가수분해 환경에서 최고의 강도 및 탄력성 유지, 다른 모든 PPS 및 PPA를 능가하는 성능으로 엔지니어의 설계 유연성 극대화
  • 동종 최고의 치수 안정성, 피로 및 크립 저항성, 노화 후에도 더 긴 작동 시간 후에도 높은 시스템 무결성 보장
  • 최고의 기계적 신뢰성을 보장하기 위해 가수분해 및 열 노화 전후에 최고의 용접 라인 강도

또한 Envalior 연료 전지 차량의 전력 밀도 향상을 위해 업계 리더들과 적극적으로 협력하고 있습니다. 예를 들어, Envalior 는 탄소 섬유 강화 UD 테이프로 둘러싸인 폴리아미드 6 블로우 몰딩 내부 탱크로 만들 수 있는 Type IV 수소 저장 탱크를 위한 새로운 재료 솔루션을 제공하여 고압(70Mpa)에서 안전을 보장하는 데 필요한 강도 없이 경량과 낮은 수소 침투율을 달성합니다.

Envalior의 Xytron PPS 4080HR은 침출이 가장 낮고 장기 가수분해 성능이 가장 우수하기 때문에 매체 분배판/매니폴드, 절연판, 수소 재순환 부품, 수소 압력 조절 밸브 등과 같은 연료 전지 시스템의 구성 요소를 설계하는 문제를 극복할 수 있으며 소비자와 환경에 혜택을 줄 수 있습니다.

Xytron 성적을 더 알아보기 약 Envalior PPS 하려면 이 블로그의 작성자에게 연락하거나 문의 하거나 plasticsfinder.envalior.com 를 방문하여 추가 정보를 얻을 수 있습니다.

유빈

E-모빌리티를 위한 글로벌 고급 엔지니어링 관리자

타밈 피터 시디키 박사

모빌리티 글로벌 마케팅 매니저

에 게시됨

10 April 2020

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저자 약

유빈

E-모빌리티를 위한 글로벌 고급 엔지니어링 관리자

Yu Bin은 지난 6년 동안 Envalior에서 근무했으며 2018년부터 엔지니어링 재료 분야에서 E-Mobility(HEV, PHEV, 전기 자동차 및 연료 전지)의 글로벌 고급 엔지니어링 관리자 역할을 맡고 있습니다. 그의 배경은 폴리머 및 기계적 공학입니다. 그는 폴리머/플라스틱 공학을 공부하기 위해 쓰촨 대학교에 다녔습니다.

타밈 피터 시디키 박사

모빌리티 글로벌 마케팅 매니저

타밈 피터 시디키(Tamim Peter Sidiki) 박사는 모빌리티 부문의 글로벌 마케팅 매니저입니다. Tamim은 독일, 스웨덴 및 스코틀랜드의 대학에서 물리학 석사 학위와 전기 공학 박사 학위를 취득했습니다. Tamim은 소비자 및 자동차 전자 제품 산업 분야에서 20년 이상의 경험을 가지고 있으며 2007년 10월부터 Envalior에서 근무하고 있습니다.

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