نوع جديد من الصفائح ثنائية القطب مصنوعة من رقائق معدنية رقيقة من خلية الوقود

في معهد فراونهوفر للأدوات الآلية وتكنولوجيا التشكيل (IWU)، يقوم الباحثون بتطوير تقنيات متقدمة لتصنيع محركات خلايا الوقود لتسهيل الإنتاج الضخم السريع والفعال من حيث التكلفة. ولتحقيق هذه الغاية، ركز باحثو IWU في البداية بشكل مباشر على قلب هذه المحركات ويدرسون طرق صنع ألواح ثنائية القطب من رقائق معدنية رقيقة. في معرض هانوفر، ستعرض Fraunhofer IWU هذه الأنشطة وغيرها من الأنشطة البحثية الواعدة لمحركات خلايا الوقود مع Silberhummel Racing.
عندما يتعلق الأمر بتشغيل المحركات الكهربائية، فإن خلايا الوقود هي الطريقة المثالية لتكملة البطاريات لزيادة نطاق القيادة. ومع ذلك، لا يزال تصنيع خلايا الوقود عملية مكلفة، لذلك لا يزال هناك عدد قليل جدًا من النماذج التي تستخدم تقنية الدفع هذه في السوق الألمانية. الآن يعمل باحثو Fraunhofer IWU على حل أكثر فعالية من حيث التكلفة: "نحن نستخدم نهجا شاملا لدراسة جميع المكونات في محرك خلية الوقود. أول شيء يجب فعله هو توفير الهيدروجين، مما يؤثر على اختيار المواد. فهو يشارك بشكل مباشر في توليد الطاقة من خلايا الوقود ويمتد إلى خلية الوقود نفسها وتنظيم درجة حرارة السيارة بأكملها. أوضح سورين شيفلر، مدير مشروع Chemnitz Fraunhofer IWU.
في الخطوة الأولى، ركز الباحثون على قلب أي محرك يعمل بخلايا الوقود: "مجموعة خلايا الوقود". هذا هو المكان الذي يتم فيه توليد الطاقة في العديد من البطاريات المكدسة المكونة من ألواح ثنائية القطب وأغشية إلكتروليتية.
وقال شيفلر: "نحن ندرس كيفية استبدال ألواح الجرافيت التقليدية ثنائية القطب برقائق معدنية رقيقة. وهذا سيمكن من إنتاج الأكوام بكميات كبيرة بسرعة واقتصادية وزيادة الإنتاجية بشكل كبير. ويلتزم الباحثون أيضا بضمان الجودة. تحقق من كل مكون في المكدس مباشرة أثناء عملية التصنيع. وذلك للتأكد من أن الأجزاء التي تم فحصها بالكامل فقط هي التي يمكنها الدخول إلى المكدس.
وفي الوقت نفسه، يهدف Fraunhofer IWU إلى تحسين قدرة المدخنة على التكيف مع البيئة وظروف القيادة. وأوضح شيفلر: "فرضيتنا هي أنه بمساعدة الذكاء الاصطناعي، يمكن لضبط المتغيرات البيئية ديناميكيًا توفير الهيدروجين. سواء كان يستخدم المحرك في درجات حرارة عالية أو منخفضة، أو يستخدم المحرك على عادي أو في بيئة ذات درجة حرارة عالية، فسوف يختلف الأمر. حاليًا، تعمل المكدس ضمن نطاق تشغيل ثابت محدد مسبقًا، وهو ما لا يسمح بمثل هذا التحسين المعتمد على البيئة.
سيقدم خبراء من مختبر فراونهوفر أساليب بحثهم في معرض Silberhummel في معرض هانوفر في الفترة من 20 إلى 24 أبريل 2020. ويستند Silberhummel إلى سيارة سباق صممتها Auto Union في الأربعينيات. استخدم مطورو Fraunhofer IWU الآن أساليب تصنيع جديدة لإعادة بناء السيارة وإنشاء عروض توضيحية للتكنولوجيا الحديثة. هدفهم هو تجهيز Silberhummel بمحرك كهربائي يعتمد على تكنولوجيا خلايا الوقود المتقدمة. وقد تم عرض هذه التكنولوجيا رقميًا في معرض هانوفر.
يعد هيكل Silberhummel نفسه أيضًا مثالًا لحلول التصنيع المبتكرة وعمليات التشكيل التي طورتها Fraunhofer IWU. ومع ذلك، فإن التركيز هنا هو التصنيع منخفض التكلفة بكميات صغيرة. لا يتم تشكيل ألواح جسم Silberhummel بواسطة آلات ختم كبيرة، والتي تتضمن عمليات معقدة لأدوات الفولاذ المصبوب. وبدلاً من ذلك يتم استخدام قالب أنثوي مصنوع من الخشب يسهل معالجته. تستخدم الآلة المصممة لهذا الغرض شياقًا خاصًا للضغط على لوحة الهيكل شيئًا فشيئًا على القالب الخشبي. يطلق الخبراء على هذه الطريقة اسم "التشكيل المتزايد". «بالمقارنة مع الطريقة التقليدية، سواءً كانت الدرابزين أو غطاء المحرك أو جانب الترام، فإن هذه الطريقة يمكنها إنتاج الأجزاء المطلوبة بشكل أسرع. على سبيل المثال، قد يستغرق التصنيع التقليدي للأدوات المستخدمة في صنع أجزاء الجسم عدة أشهر. وقال شيفلر: "نحتاج إلى أقل من أسبوع من تصنيع القالب الخشبي إلى اختبار اللوحة النهائية".