Empa beschleunigt Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeug-Innovation

Neue Grenzen erforschen: Wie Empa die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugentwicklung vorantreibt

Die Schweizerischen Bundeslabore für Materialwissenschaft und Technologie (Empa) betreiben täglich fortgeschrittene Forschung, viel davon der Dekarbonisierung der Schweizer Wirtschaft gewidmet. Empas „move“ Mobilitätsdemonstrator ist ein Schlüsselelement dieser Bemühungen, fokussiert darauf, wie die Transportindustrie vielversprechende neue Technologien wie batteriebetriebene Elektro-, Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektro- und synthetische Kraftstoff-Fahrzeuge nutzen kann.

„Unser Ziel ist, Forschung in marktfähige Innovationen zu transformieren“, sagte Dr. Brigitte Buchmann, Abteilungsleiterin für Mobilität, Energie und Umwelt, Empa. „Wir sehen uns als Brücke zwischen Forschung und Anwendung.“

Wasserstoffmobilität ist ein Thema von signifikantem Interesse für „move“. Neben Forschung in Wasserstoffspeicherung und -nutzung ist ein Schlüsselelement ihrer Mission, wissenschaftsbasierte Unterstützung für Implementierung neuer Technologien zu etablieren. In diesem Kontext wurde eine neue Verschraubungstechnologie, die von Swagelok für Hochdruckinstallationen entwickelt wurde, in Zusammenarbeit mit der zuständigen Sicherheitsbehörde Suva für initiale Nutzung in den „move“-Einrichtungen evaluiert. Diese Evaluierung führte zur Revision bestehender Installationsvorschriften in der Schweiz, wodurch die neue Verschraubungstechnologie für Marktnutzung verfügbar wurde.

Empa und Swagelok arbeiten seit den 1960ern zusammen, und die Beziehung hat sich weiterentwickelt, während Empa neue technologische Grenzen erforscht. Lesen Sie weiter, wie Empa und „move“ bereit sind, Fortschritte im aufstrebenden Wasserstofftransportbereich weiterzumachen.

Wasserstoffs inhärente Herausforderungen überwinden

Wasserstoff muss komprimiert und bei hohen Drücken gespeichert werden, um nötige Energiedichte zu erreichen. Das Betanken von Wasserstoff in einen Zylinder im Fahrzeug führt zu signifikantem Temperaturanstieg im Wasserstoffzylinder. Um vorzeitige Alterung des Zylindermaterials zu vermeiden, muss Wasserstoff vor Betankung auf -40 °C vorkühlen. Empa evaluiert Alternativen zu dieser Vorkühlung durch detaillierte Simulationen alternativer Einströmgeometrien und detaillierte thermodynamische Analysen.

„Sicherheit ist unser Hauptfokus beim Design und der Realisierung von Wasserstoffexperimenten“, sagte Christian Bach, Leiter von Empas Automotive Powertrain Technologies Laboratory. „In diesem Kontext sind wir sehr an Kooperation mit Industriepartnern wie Swagelok interessiert, die uns hochwertige Beratung und Produkte bieten.“ Es gibt viele Vorschriften und Standards mit allgemeinen Anforderungen und Testmethoden für sichere Leistung von Wasserstoffinstallationen, die Empa in seinen Anwendungen erfüllen muss.

FK-Serien-Verschraubungen lieferten permanent leckagefreie Leistung, mit mechanischer Festigkeit äquivalent zu einer geschweißten Verbindung.

Um Sicherheitsprobleme zu vermeiden und Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, nutzte Empa zuvor geschweißte Kegel-Gewinde-Verbindungen – vor Swagelok: Swagelok® FK-Serien-Verschraubungen, die spezifisch für Wasserstoffanwendungen entwickelt wurden. Die FK-Serien-Verschraubungen lieferten die erforderliche leckagefreie Leistung, mit mechanischer Festigkeit äquivalent zu einer geschweißten Verbindung. FK-Verschraubungen sind auch einfacher zu warten, was insgesamt niedrigere Arbeits- und Wartungskosten bedeutet.

„FK-Serie funktionierte gut für Empas Wasserstoffspeicherbedürfnisse“, sagte Thomas Freund, Geschäftsführer, Swagelok Schweiz. „Die einfache Installation, kombiniert mit ihrer erhöhten Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leckagefreiheit, waren die größten Vorteile.“

Kompletter Support für eine sich entwickelnde Zukunft

Während Empa weiterhin Lösungen für Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie entwickelt, hat es eng mit Swagelok über reine Produktauswahl hinaus zusammengearbeitet.

Als Forschungsinstitut sieht Empa regelmäßigen Wechsel von Universitätsstudenten, die properes Training benötigen, um mit Systemen und Technologie bei „move“ zu arbeiten. „Zu Beginn jedes Uni-Semesters führen wir Studierende durch unsere Sicherheitsseminare zu Rohrverschraubungsinstallation, Rohrbiegung und anderen Feldtraining-Grundlagen“, sagte Freund. „Das ist Teil davon, wie Empa Vor-Ort-Sicherheit und Systemzuverlässigkeit sicherstellt.“

Empa verlässt sich auch auf Swageloks lokale Design- und Montageservices für zuverlässige, vormontierte Teilsysteme für Wasserstoffspeicherung im „move“-Labor. Dazu gehören Speichertank-Baugruppen und Gasmischer, die es „move“ ermöglichen, Aktivitäten auf Forschung statt zeitaufwendiger Systemmontage zu fokussieren.

„Es ist wichtig, dass unsere Industriepartner in der Lage sind, neue Herausforderungen anzugehen und neue Technologien gemeinsam mit uns umzusetzen“, sagte Bach. „Wir müssen ehrliche und genaue Informationen erhalten, um bestmögliche Systeme zu bauen, und die bekommen wir von Swagelok.“

Interessiert an mehr über Swagelok-Lösungen für Wasserstoffanwendungen? Kontaktieren Sie Ihr lokales autorisiertes Swagelok Vertriebs- und Servicecenter, um heute mehr zu erfahren.