シェフラーが次に開発するもの

シェフラーは、PEM燃料電池用の新世代の金属バイポーラプレートを使用して、水素動力モビリティの分野での開発能力を実証しています。 すべての燃料電池システムはバイポーラプレートに依存しているが、シェフラーによれば、同社のプレートは大量生産向けに最適化された新しい設計が特徴であり、燃料電池の寿命を長くするためにコーティングプロセスを活用しているという。 同社によると、同社のプレートを使用して製造されたスタックは、前世代のプレートを使用して製造されたスタックよりも約20パーセント高い電力密度を達成したという。

同社は現在、ドイツのヘルツォーゲンアウラッハにある専用のパイロット生産施設で、国際的な自動車メーカーによるプロトタイプおよび少量生産に使用するために、最大数万ユニットの新しいプレートを製造しています。 この完全自動化施設は、シェフラーの水素専門センターの一部であり、広範な試験装置も備えた複合施設です。 この施設は、電解槽に使用されるタイプの大型プレートの製造にも使用できるように設計されています。 これによりシェフラーは、持続可能な運動とグリーン水素の持続可能な供給の両方を確保していると同社は述べた。 シェフラーは顧客と提携して、燃料電池システム用にカスタマイズされたバイポーラプレートやコンポーネントを開発することもできます。

同社は、2024年初頭にシンビオ社との合弁会社イノプレート（フランス・アグノー）の名でバイポーラプレートの生産を開始する予定だ。

バイポーラプレートはDIN A4封筒ほどの大きさで、重さはわずか60グラムだが、燃料電池の中核部品であるとシェフラー氏は述べた。 これらは、プロセスガスと冷却剤の分離と分配、化学反応から生じる水の除去のためのチャネルの提供など、多くの重要な機能を実行します。

「シェフラーは、プレートの表面積を最適に利用する革新的なデザインを開発しました」とシェフラーのEモビリティ部門責任者であるヨッヘン・シュレーダー博士は説明します。 「バイポーラプレートの構造がより細かく、より正確であればあるほど、プレートの効率はより高くなります。」

シェフラーの新しいプレートにより、燃料電池体積（エンドプレートと圧縮ハードウェアを含む）1リットルあたり4.6kWの燃料電池スタック出力密度が可能になります。 車両用途では、これらのプレートが数百枚重ねられ、それぞれが膜電極接合体 (MEA) で分離されてスタックが形成されます。 プレートはスタックの重量の最大 80 パーセント、体積の最大 65 パーセントを占めます。 これらのセルユニットを最大 400 個備えたスタックの総出力は最大 140 kW で、小型商用車には十分です。

シェフラーの新世代バイポーラプレートは、大規模な工業化を目指してゼロから設計されており、これは製造のための設計 (DFM) として知られるアプローチです。 目標は、水素燃料モビリティが市場でブレークスルーを達成するのに十分なレベルの費用対効果と製造の拡張性を達成することです。 生産面では、金属プレス加工の長年の経験と専門知識を活用し、厚さわずか50μmの板の表面に必要な超微細構造をプレスするのに必要な高レベルの精度を実現しています。同社によれば、最大100マイクロメートルだという。

シェフラー製の金属バイポーラプレートのもう一つの特徴は、燃料電池の耐用年数全体にわたって高レベルの導電性を維持するコーティングシステムであると同社は述べた。 シェフラーのソリューションは、バイポーラプレート専用に開発された高性能コーティングシステムのファミリーである「Enertect」です。 お客様の要件に応じて、プレートの耐用年数を最大化し、二酸化炭素排出量を最小限に抑え、または価格性能比を最適化するようにコーティングを設計できます。

「表面技術における当社の能力のおかげで、当社は各顧客に用途に特化したコーティング ソリューションを提供することができます。 これは、コスト、パフォーマンス、製造関連の CO2 排出量のバランスに関して、各顧客の要件を満たすことができることを意味します」とシュレーダー氏は述べています。