Die Empa treibt die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugen voran

Exploring New Frontiers:Wie die Empa die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugen vorantreibt

Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) betreibt täglich fortschrittliche Forschung, von der ein Großteil der Dekarbonisierung der Schweizer Wirtschaft gewidmet ist. Der Mobilitätsdemonstrator „move“ der Empa ist ein wichtiger Teil dieser Bemühungen, die sich darauf konzentrieren, wie die Transportbranche vielversprechende neue Technologien wie batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Elektrofahrzeuge und mit synthetischen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge nutzen kann.

„Unser Ziel ist es, Forschung in marktfähige Innovationen zu überführen“, sagt Dr. Brigitte Buchmann, Abteilungsleiterin Mobilität, Energie und Umwelt, Empa. „Wir verstehen uns als Brücke zwischen Forschung und Anwendung.“

Wasserstoffmobilität ist ein Thema von großem Interesse für „move“. Neben der Forschung auf dem Gebiet der Wasserstoffspeicherung und Wasserstoffnutzung ist es ein zentrales Element ihrer Mission, einen Beitrag zur wissenschaftsbasierten Unterstützung der Implementierung neuer Technologien zu leisten. In diesem Zusammenhang wurde eine von Swagelok entwickelte neue Armaturentechnologie für Hochdruckinstallationen in Zusammenarbeit mit der zuständigen Sicherheitsbehörde Suva für den ersten Einsatz in den „move“-Anlagen evaluiert. Diese Evaluation führte zur Überarbeitung bestehender Installationsvorschriften in der Schweiz, wodurch die neue Armaturentechnologie für den Markt verfügbar gemacht wurde.

Die Empa und Swagelok arbeiten seit den 1960er Jahren zusammen, und die Beziehung hat sich kontinuierlich weiterentwickelt, während die Empa neue technologische Grenzen erkundet. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie die Empa und „move“ bereit sind, weitere Fortschritte im aufkeimenden Bereich des Wasserstofftransports zu machen.

Überwindung der inhärenten Herausforderungen von Wasserstoff

Wasserstoff muss komprimiert und bei hohem Druck gespeichert werden, um die notwendige Energiedichte zu erreichen. Das Betanken von Wasserstoff in einen Zylinder eines Fahrzeugs führt zu einer deutlichen Temperaturerhöhung im Wasserstoffzylinder. Um eine vorzeitige Alterung des Zylindermaterials zu vermeiden, muss Wasserstoff vor der Betankung auf -40°C vorgekühlt werden. Die Empa evaluiert Alternativen zu dieser Vorkühlung, indem sie detaillierte Simulationen alternativer Anströmgeometrien durchführt und detaillierte thermodynamische Analysen durchführt.

„Bei der Konzeption und Durchführung von Wasserstoffexperimenten steht für uns die Sicherheit im Vordergrund“, sagt Christian Bach, Leiter des Automotive Powertrain Technologies Laboratory der Empa. „In diesem Zusammenhang sind wir sehr an der Zusammenarbeit mit Industriepartnern wie Swagelok interessiert, die uns qualitativ hochwertige Beratung und Produkte liefern.“ Es gibt eine Vielzahl von Vorschriften und Normen mit allgemeinen Anforderungen und Prüfmethoden für den sicheren Betrieb von Wasserstoffanlagen, die die Empa in ihren Anwendungen erfüllen muss.

Fittings der FK-Serie bieten eine dauerhaft leckagefreie Leistung mit einer mechanischen Festigkeit, die der einer Schweißverbindung entspricht.

Um Sicherheitsprobleme zu vermeiden und Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, hat die Empa vor Swagelok geschweißte Konus- und Gewindeverbindungen verwendet:Swagelok ^® Armaturen der FK-Serie, die speziell für den Einsatz in Wasserstoffanwendungen entwickelt wurden. Die Verschraubungen der FK-Serie boten die erforderliche Dichtigkeit, mit einer mechanischen Festigkeit, die der einer Schweißverbindung entsprach. FK-Fittings sind außerdem einfacher zu warten, was insgesamt zu niedrigeren Arbeits- und Wartungskosten führt.

„Die FK-Serie hat sich gut für die Wasserstoffspeicheranforderungen der Empa bewährt“, sagte Thomas Freund, Geschäftsführer von Swagelok Schweiz. „Die einfache Installation in Kombination mit der verbesserten Sicherheit, Zuverlässigkeit und Dichtheit waren die größten Vorteile.“

Vollständige Unterstützung für eine sich entwickelnde Zukunft

Da die Empa weiterhin Lösungen für die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie entwickelt, hat sie über die reine Produktauswahl hinaus eng mit Swagelok zusammengearbeitet.

Als Forschungsinstitut sieht die Empa eine regelmäßige Rotation von Universitätsstudenten, die eine angemessene Ausbildung benötigen, um mit den Systemen und Technologien von „move“ zu arbeiten. „Zu Beginn jedes Universitätssemesters führen wir die Studenten durch unsere Sicherheitsseminare zur Installation von Rohrverschraubungen, zum Biegen von Rohren und zu anderen Grundlagen der Feldschulung“, sagte Freund. «Es ist Teil der Art und Weise, wie die Empa die Sicherheit vor Ort und die Systemzuverlässigkeit gewährleistet.»

Die Empa verlässt sich auch auf die lokalen Design- und Montageservices von Swagelok für zuverlässige, vormontierte Subsysteme für die Wasserstoffspeicherung im „move“-Labor. Dazu gehören Lagertankbaugruppen und Gasverteiler, wodurch „move“ seine Aktivitäten auf die Forschung konzentrieren kann und nicht auf die zeitaufwändige Systemmontage.

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

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