日前,科倍隆與德國斯圖加特大學塑料技術研究所(IKT)、博世和馬修國際/ Saueressig公司合作了一個聯(lián)合項目,致力于持續(xù)開發(fā)質子交換膜(PEM)燃料電池,以更有效地為日常移動設備提供能源。
這其中,雙極板是燃料電池堆的核心元件,其熱塑性石墨樹脂基材料的實現(xiàn),是這項工作的重點。超高的石墨填充率對工藝技術提出了挑戰(zhàn),這是前所未見的。作為該項目的合作伙伴,科倍隆正在運用其豐富的專業(yè)知識,開發(fā)生產該物料所需的設備解決方案。
石墨樹脂混合物制成的雙極板,由于其重量輕,很適合移動設備使用。它結合了電導率、導熱率和氣體不滲透性等綜合性能,同時比純石墨板具有顯著更高的機械性能。此外與金屬合金相比,它們在典型操作溫度下能夠承受更長時間的濕氣和酸性介質的環(huán)境。
科倍隆根據這一任務為自己設定目標:將多年來在喂料受限的塑料改性生產工藝中獲得的所有經驗,轉移到高含量石墨和低含量樹脂混合物的制備中,為未來的產業(yè)升級奠定基礎。
“我們主要關注兩個關鍵因素: 高比例的石墨——在這個項目中,石墨的填充量遠高于85%的重量百分比——同時低堆積密度需要特殊的設備將混合物送入擠出機,并增加擠出機的產量。因此我們需要設法將這個困難物料的喂料工藝優(yōu)化整合到加工段中。與此同時,優(yōu)化填料與樹脂的結合,以避免在配混過程中產生團聚和降解。”科倍隆化學應用工藝技術部負責人Markus Fiedler表示。
對于改善喂料這一需求,科倍隆使用了專利的喂料增強技術(FET),這非常適用于更細的、未壓實的填料。側喂料機的喂料段設有多孔的透氣板,外部安裝了一個真空裝置,將混合物中的一部分空氣吸出來。物料的堆積密度因此增加,從而提高了側喂料機的喂料能力。
科倍隆開發(fā)了一種工藝優(yōu)化的設備概念來均質配混產品。與此同時,我們正在使用數(shù)字化的三維流動仿真模擬技術(CFD)來虛擬和真實地優(yōu)化樹脂和填料的混合過程。除此之外,科倍隆還開發(fā)了一種在線質量監(jiān)測工具,用于檢測工藝和產品的質量波動,從而實現(xiàn)復合材料質量的實時調節(jié)。
Fiedler表示:“所有合作伙伴都將他們各自領域擁有多年經驗、全面知識和高技能的精英參與到這個項目中?;谛湃蔚拿芮泻献髋c協(xié)調為項目的成功完成創(chuàng)造了首要條件。更重要的是,最終,在移動設備上使用燃料電池的進程可以縮短。