FVV zoekt naar meer vermogen voor minder geld

De Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) heeft nieuwe onderzoeksprojecten gestart in het kader van de verdere ontwikkeling van brandstofcellen. Doel is emissievrij verkeer over lange afstand en goederenverkeer betaalbaar te maken.

Niet alle transport van personen en goederen is op korte termijn te vervangen door vanaf batterijen aangedreven voertuigen. Denkt u maar aan vakantieverkeer of internationaal vrachtverkeer.

Brandstofcellen op basis van waterstof kunnen een zinvolle aanvulling zijn op weg naar mobiliteit zonder schadelijke emissies, zeker als de waterstof duurzaam wordt opgewekt. Snel tanken, hoge energiedichtheid en een actieradius die niet afhankelijke is van buitentemperaturen maken de waterstofbrandstofcel aantrekkelijk voor on-board stroomopwekking.

De kosten voor zo'n cel die geschikt is voor voertuigen zijn momenteel echter nog zeer hoog. Juist op dit punt werkt een werkgroep van de FVV aan gecoördineerd onderzoek.

Naar goedkopere brandstofcellen

De wetenschappers willen er door op de toepassing georiënteerd onderzoek aan bijdragen, de kosten aanmerkelijk te verlagen zonder de geschiktheid voor dagelijks gebruik van de brandstofcel negatief te beïnvloeden. Belangrijk potentieel voor optimalisatie zien ze in vermindering van het platinagehalte, de integratie van componenten en verbeterde simulatiemodellen.

Het edelmetaal platina speelt een belangrijke rol in de in de automobielbouw gebruikte lage temperatuur brandstofcel. Het metaal maakt als katalysator de chemische reactie aan de elektroden mogelijk, de splitsing van waterstof en de reactie met zuurstof uit de lucht.

Zuivering

Of ook bij een lager platinagehalte de bestandheid tegen veroudering, de vermogensdichtheid en het rendement nog hoog genoeg zijn, hangt af van de toegevoerde media. Zo moet de gefiltreerde en bevochtigde buitenlucht zo gelijkmatig mogelijk aan het katalysatoroppervlak worden verdeeld. Daarmee moet de vorming van ‘hot spots' vermeden omdat deze de levensduur kunnen verlagen. Ook het toegevoerde waterstof moet een hoge mate van reinheid hebben.

Tot nu toe is echter nog niet uitgebreid onderzocht hoe de zich in het pad van het waterstof bevindende materialen kunnen bijdragen aan de vervuiling van het katalytisch werkzame oppervlak.

Daarom vormen systemen voor de toevoer van waterstof en lucht belangrijke onderwerpen voor de nieuwe onderzoeksprojecten van de Forschungsverenigung. Door meer onderzoek zal over een jaar of tien mogelijk zijn aandrijvingen met brandstofcellen te bouwen, die niet veel meer platina bevatten dan een huidige katalysator voor dieselmotoren.

Mechanica en regeltechniek

Een ander potentieel voor kostenverlaging zit in de mechanische en regeltechnische optimalisatie van de talrijke afzonderlijke componenten die een probleemloze functie van de brandstofcel mogelijk maken. Zo wordt de lucht gecomprimeerd door een compressor.

Maar anders dan bij een verbrandingsmotor is de energie van de uitlaat (waterdamp) op grond van de lage temperaturen niet voldoende voor de aandrijving van de compressor. Daarom wordt meestal een elektrisch aangedreven compressor gebruikt. Hoe zulke machines kunnen worden afgestemd voor de hoogste vermogensdichtheid voor gebruik in auto's is ook een voorbeeld voor toekomstig onderzoek van de FVV, die van oudsher niet alleen onderzoek verricht aan zuigermotoren maar ook aan turbomachines.

Om innovatieve ideeën te vertalen naar componenten is het belangrijk om al in een vroeg ontwikkelingsstadium virtuele tests te kunnen uitvoeren. Daarom wil de FVV een deel van de onderzoeksprojecten besteden aan de ontwikkeling van nieuwe, vrij beschikbare simulatiemodellen.

Met de brandstofcel als nieuw zwaartepunt in haar onderzoek biedt de Forschungsverein de voorwaarden dat ook kleine en middelgrote ondernemingen in de waarde toevoegende keten in de productie van brandstofcellen kunnen stappen. Ook in het nieuwe mobiliteitstijdperk gaat het er om de business modellen juist voor de middelgrote machinebouw te versterken.

bron: Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen