Fraunhofer automatizará la producción de pilas de combustible en línea continua
La producción de pilas de combustible para vehículos impulsados por hidrógeno ha sido hasta ahora compleja y demasiado lenta. Un equipo de Fraunhofer pretende cambiar eso y está trabajando en una línea de producción continua. La promesa: la línea procesará los componentes de las pilas de combustible en ciclos que durarán sólo unos segundos.
Fraunhofer razona que la producción de pilas de combustible es demasiado lenta para acercarse a los objetivos que se ha fijado Europa. Por ejemplo, la "Estrategia del Hidrógeno" de la Comisión Europea pretende ampliar la producción de electrólisis en 40 gigavatios más. Suficiente para un futuro de hidrógeno, pero "hasta ahora, Europa no dispone de ninguna instalación de producción masiva que pueda cubrir esta demanda", afirma Fraunhofer.
Entre en escena el equipo que rodea al Dr. Christoph Baum, Director General del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción IPT de Aquisgrán. "Necesitamos líneas de producción ininterrumpida que puedan soltar y procesar componentes en ciclos que duren sólo unos segundos", afirma Baum, con el telón de fondo de una industria en la que la mayoría de las veces varios productores fabrican diversos componentes por separado. Fraunhofer las denomina "islas de máquinas" en las que se realizan los distintos pasos previos al ensamblaje de las pilas de combustible. Se trata de un sistema complejo "en el que las piezas tienen que ser recogidas, colocadas y almacenadas en búfer varias veces, lo que consume mucho tiempo", explica Baum. La solución de Fraunhofer: desarrollar una línea piloto ininterrumpida en la que los componentes de las pilas de combustible se fabriquen y ensamblen en el producto final en un solo lugar.
El núcleo del proyecto es la pila de combustible o los cientos de placas bipolares que la componen. Las placas bipolares se arrastran a través de un intrincado sistema de canales milimétricamente estrechos; el hidrógeno se introduce por un extremo y el agua producida por la reacción química en la pila se expulsa por el otro. La producción de estas placas es todo un reto, ya que se asemejan más a una película que a una placa y deben manipularse con extrema precaución y en múltiples pasos.
"Prevemos que se necesitarán cientos de miles de placas bipolares para la economía del hidrógeno del futuro", afirma Christoph Baum. "Por esta razón, nos esforzamos por alcanzar un rendimiento de al menos una placa bipolar por segundo en todas las plantas". Dado que algunos pasos del proceso son más rápidos que otros, el reto consiste en optimizar el flujo en su conjunto, según Fraunhofer. Mientras que el proceso de prensado en blanco, que el equipo denomina embutición profunda, sólo dura un segundo, añadir una capa protectora lleva mucho más tiempo.
El equipo del Fraunhofer IPT ya ha desarrollado una línea de producción en la que unos dispositivos especiales de manipulación pick-and-place depositan todos los componentes y las placas bipolares de forma que se cree un proceso fluido. El instituto presentará la línea piloto durante la Hannover Messe Digital Edition del 12 al 16 de abril. El Fraunhofer IPT también se asoció con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Vigas IWS y el Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado IWU para exponer su "plan de acción" y los resultados iniciales de su investigación para la producción en serie, rentable y automatizada, de pilas de combustible.
En lo que respecta a la automatización, el proyecto CoBIP (producción continua de placas bipolares para pilas de combustible de rollo a rollo) impulsa la automatización de la línea piloto junto con el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT, el Centro de Investigación Jülich y varios socios industriales. Los investigadores están desarrollando una planta para procesar las placas bipolares en una tira de película - "off the roll", lo llama el equipo. La tira de película pasa por la máquina y por todos los pasos del proceso. Sólo al final se cortan las placas bipolares de la tira y se aíslan. Este proceso continuo desde el rollo hasta el artículo acabado ahorrará varios pasos de manipulación, según Fraunhofer. El instituto afirma además que la planta está diseñada para ser tan flexible que los socios industriales puedan intercambiar y probar a voluntad módulos de producción individuales.
"Es cierto que en Europa tenemos una gran experiencia en sistemas para fabricar pilas de combustible de alta calidad. Pero carecemos de las instalaciones necesarias para producir pilas de combustible a escala industrial a precios competitivos: líneas de producción como las que ya vemos en Hyundai o Toyota", resume Christoph Baum. Fraunhofer añade que no hay que subestimar el obstáculo que supone el escalado de la producción industrial cuando se trata de pilas de combustible. Al igual que ocurre con las baterías, trasladar los sistemas del laboratorio a la producción en serie es una cuestión compleja.
0 Comentarios