El proyecto de investigación HyCoFC trabaja en placas bipolares para pilas de combustible

El objetivo del proyecto es desarrollar alternativas sin emisiones para el transporte de mercancías por carretera. Los socios del proyecto esperan diseñar una pila de combustible que sea significativamente más ligera que las soluciones eléctricas de batería y permita así una mayor carga útil para los camiones eléctricos. Otra ventaja de estos camiones de pila de combustible frente a los vehículos eléctricos de batería es el tiempo de repostaje, que debería ser significativamente más rápido que el proceso de carga de un camión de batería.

El proyecto HyCoFC está financiado con unos tres millones de euros como parte del concurso de innovación Energie.IN.NRW. Por parte científica, participan en el proyecto el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Medioambiental, Seguridad y Energía UMSICHT. Las empresas industriales implicadas son el coordinador del proyecto, Thyssenkrupp Steel, así como FEV, Schepers y Cleanlaser.

Las pilas de combustible para el transporte pesado de mercancías deben ser especialmente robustas y duraderas, ya que se utilizan en condiciones exigentes. Las fluctuaciones de temperatura, las cargas mecánicas y los entornos corrosivos plantean grandes exigencias a los materiales y al procesamiento de los distintos componentes.

Ahí es donde entra en juego HyCoFC: La combinación de una película portadora metálica (espesor del material aprox. 100 µm) con una película de compuesto conductor (espesor del material aprox. 150 µm) combina las ventajas de ambos materiales. Las placas bipolares de compuesto híbrido de gran formato ofrecen una buena conductividad eléctrica, estabilidad mecánica y una excelente resistencia a la corrosión. Estas placas están diseñadas para aumentar la vida útil de las pilas de combustible hasta unas 30.000 horas y reducir al mismo tiempo los costes de producción. "Esta versatilidad convierte a la tecnología en un componente ideal para la transición energética en el sector de la movilidad", explica Friederike Brackmann, del Departamento de Unión y Corte del Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT.

Thyssenkrupp Steel produce la película portadora metálica con una capa de cromo para mejorar la resistencia a la corrosión y las propiedades de unión a la película compuesta. Fraunhofer UMSICHT controla específicamente la conductividad eléctrica y térmica de la película compuesta seleccionando materiales específicos y afinando su composición. Como parte del proyecto, Fraunhofer ILT se dedica al desarrollo ulterior de tecnologías basadas en láser para la producción y funcionalización de placas bipolares de compuesto híbrido.

En el laboratorio interno de hidrógeno del Fraunhofer ILT, los investigadores encontrarán una infraestructura ampliamente equipada y orientada específicamente al desarrollo práctico y la optimización de las tecnologías del hidrógeno. En una superficie de 300 metros cuadrados se han instalado modernas instalaciones de ensayo de tecnología láser y bancos de pruebas que permiten probar y seguir desarrollando pasos de producción individuales, así como cadenas de procesos completas y aplicaciones industriales específicas en condiciones realistas.

Brackmann, empleado del ILT, prueba aquí, por ejemplo, cómo pueden unirse las placas bipolares de forma estanca al hidrógeno y reproducible mediante soldadura láser. Su colega Tobias Erdmann investiga cómo puede optimizarse la resistencia de contacto entre la placa bipolar y la capa de transporte de gas. "Exponemos el material de relleno de grafito conductor en la zona de contacto con la capa de transporte de gas", explica el investigador. "A diferencia de los procesos de rectificado mecánico, la radiación láser pulsada ultracorta puede eliminar selectivamente el plástico sin dañar el material de relleno".

Según el Fraunhofer ILT, las placas bipolares de compuestos híbridos ofrecen la posibilidad de aumentar considerablemente la vida útil de las pilas de combustible y ampliar su gama de aplicaciones. Desde vehículos pesados hasta aplicaciones marítimas y sistemas estacionarios, el proyecto abre un amplio abanico de perspectivas para un suministro energético respetuoso con el clima.

"En HyCoFC nos centramos especialmente en el desarrollo de procesos que permitan una producción económicamente escalable y rentable en grandes cantidades", afirma Tobias Erdmann. "Nos estamos centrando en el proceso rollo a rollo, que garantiza un procesamiento continuo y de alta calidad de los materiales. Queremos ponerlo en práctica y probarlo a continuación".

ilt.fraunhofer.de (comunicado de prensa), umsicht.fraunhofer.de (página del proyecto)