Schaeffler mejora las placas bipolares para pilas de combustible
El proveedor alemán de automoción Schaeffler ha presentado una nueva generación de placas bipolares para pilas de combustible PEM. El diseño de las placas está optimizado para la producción a gran escala y utilizan un nuevo proceso de recubrimiento para una vida útil especialmente larga.
Según Schaeffler, las pilas equipadas con estas placas también alcanzan una densidad de potencia en torno a un 20% mayor que las pilas con las placas de la generación anterior. En la actualidad, Schaeffler fabrica las placas para prototipos y pequeñas series para fabricantes de vehículos en una planta piloto de Herzogenaurach. A partir de principios de 2024, las placas bipolares se fabricarán en la empresa conjunta Innoplate, fundada con Symbio en Haguenau, Francia, en cantidades significativamente mayores.
Las placas bipolares tienen una función importante en la pila de combustible: separan y distribuyen los gases de proceso y el refrigerante y eliminan el agua producida por la reacción química. La optimización consiste principalmente en hacer las placas más pequeñas y ligeras al tiempo que se mejoran las propiedades para la tarea real. En una pila de combustible para vehículos, se superponen alternativamente varios cientos de placas bipolares y unidades de electrodos de membrana (MEA). En este compuesto, las placas representan hasta el 80% del peso de la pila y hasta el 65% de su volumen. Según Schaeffler, se apilan hasta 400 de estos compuestos de células para una pila de 140 kW.
"Schaeffler ha desarrollado un diseño innovador que aprovecha al máximo la superficie de la placa", afirma Jochen Schröder, director de la división E-Mobility de Schaeffler. "Cuanto más finas y precisas sean las estructuras de la placa bipolar, más eficiente será la placa". Según el comunicado de prensa, así es como el proveedor consigue una densidad de potencia de 4,6 kilovatios por litro para la pila de combustible, basándose en el volumen de la pila, incluidas las placas de los extremos y los refuerzos.
Sin embargo, "cuanto más finas y precisas son las estructuras de las placas bipolares", más compleja suele ser la producción. En este caso, Schaeffler ha "diseñado desde cero para la industrialización a gran escala, un enfoque conocido como diseño para la fabricación (DFM)". Combinado con la experiencia de la empresa en estampación y conformado de metales, las estructuras finas pueden grabarse así en placas de 50 a 100 micrómetros de espesor incluso en procesos de producción a gran escala.
Además de la producción y la densidad energética, Schaeffler considera el sistema de recubrimiento como "otra característica única". El proveedor ha desarrollado varios sistemas de recubrimiento de alto rendimiento para placas bipolares que, en función de los deseos del cliente, tienen como objetivo unos requisitos de vida útil especialmente elevados, la menor huella de CO2 posible o una relación precio-rendimiento optimizada. Los sistemas de recubrimiento se aplican mediante el proceso de deposición física de vapor (PVD), que se ha adoptado de la producción de componentes de trenes de válvulas sometidos a grandes esfuerzos, se ha probado millones de veces y se ha perfeccionado aún más.
"Gracias a nuestras capacidades en tecnología de superficies, podemos ofrecer a cada cliente una solución de revestimiento específica para cada aplicación. Esto significa que podemos satisfacer los requisitos de cada cliente en términos de equilibrio entre coste, rendimiento y emisiones de CO2 relacionadas con la fabricación", afirma Schröder.
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