在燃料电池中,来自弗罗伊登伯格密封技术公司的气体扩散层确保氢(作为能量载体)和氧(作为反应物)尽可能均匀地分布在聚合物电解质膜(PEM)上。气体越均匀地流入薄膜,在燃料电池汽车上产生的电流就越多。这些层变得越来越薄,以减少安装空间和实现最佳的热传递。因此,弗罗伊登伯格公司开发了一种特殊的密封装置,可以直接附着在气体扩散层上,便于非常薄的电池设计。由于它们密封了PEM的外部区域,膜的边缘不需要加固。
只有所有交通工具逐步实现电气化,才能实现《巴黎协定》的气候目标。除了使用越来越多的电池-电力动力系统外,燃料电池在公共汽车、重型商用车和建筑机械上也发挥着越来越重要的作用。弗罗伊登伯格密封技术公司估计,到2050年,燃料电池在移动应用领域的全球市场份额将达到40%。它们背后的原理是:燃料电池以氢为燃料,将能量转化为电流。电驱动电动机。这涉及到带正电的氢质子从阳极通过涂有催化材料的聚合物电解质膜(PEM)迁移到阴极,在那里它与氧气反应生成水。这就导致了阳极氢的电子过剩。如果它们用单独的电路连接到阴极上,它们就会迁移到那里。这就产生了电能。
用于气体交换的膜需要保持无污染,以延长燃料电池的使用寿命。作为燃料电池电池组单个元件的载体和处理气体大致分布的双极板也是如此。此外,气体不能逸出到环境中,氢气也不能与氧气直接接触。这使得安全密封气体扩散层至关重要。弗罗伊登堡密封在细胞内还有另一个重要的作用:它们补偿了由于热或其他因素引起的相邻部件膨胀所造成的尺寸变化。
作为新的弗罗伊登堡密封概念的一部分,弹性体密封在注射成型过程中直接应用到气体扩散层上。这些层处理气体的精细分布,以及聚合物电解质膜两侧的热和水的运输等其他任务。PEM与所包围的气体扩散层形成一个紧凑而安全的密封单元。该装置可以连接在燃料电池堆的双极板之间,负责气体的总分布和电流的运输。新概念允许薄组件的设计,并消除了需要边缘加强,以两种聚合物薄膜的形式,否则将不得不淹没在膜的边缘
作为新密封的材料,弗罗伊登伯格转向了一种专门用于燃料电池的弹性体。除了其他特性外,它还需要具有良好的耐重湿气性能,耐80到90°C的温度,耐冷却剂和PEM电解液材料引起的酸性环境。弹性体必须表现出尽可能低的渗透性,这样反应性气体只会通过密封扩散到最低程度。密封的几何形状实现两个功能:首先,它必须安全地将PEM密封在两个气体扩散层之间。这是通过直接应用于气体扩散层边界的密封边来保证的。其次,它还必须密封双极板上的小孔,那里是燃料电池堆的供应通道,也是氢、氧和冷却剂流动的地方。密封还具有额外的外部密封唇,用于此目的。
因为它是直接附着在气体扩散层,密封使它更容易组装燃料电池堆。气体扩散层和密封都来自弗罗伊登伯格集团也是一个主要优势。它需要对单个材料和制造过程的精确理解,以生产一个注塑工具的两个组成部分。例如,该工具必须牢牢包围弹性体的安装空间,但不能损坏只有0.1毫米厚的气体扩散层。Freudenberg与德国燃料电池模块供应商合作,目前正在开发用于气体扩散层和燃料电池的密封件,以达到批量生产的准备状态。
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