Ogniwa paliwowe w pojazdach

W kontekście prac nad alternatywnymi źródłami energii PEMFC wykorzystujące paliwo wodorowe cieszą się szerokim zainteresowaniem w sektorze transportu. Jednym z kluczowych elementów PEMFC, wpływającym w sposób znaczący na ich koszt i ciężar, a także objętość stosu, jest płytka dwubiegunowa (BPP). Choć metalowe płytki są szczególnie atrakcyjne, to wymagają stosowania powłok ochronnych, zabezpieczających je przed korozją i obniżających międzyfazową rezystancję stykową.

BPP oddzielają paliwo z gazów utleniających, rozprowadzają reaktywne gazy w ogniwach i napędzają przepływ elektronów przez stos PEMFC. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Stable and low cost manufactured bipolar plates for PEM fuel cells" (STAMPEM) naukowcy udoskonalają i opracowują materiały powlekające do BPP wykonanych z tanich metali.

Uczeni pracują nad różnymi materiałami i koncepcjami, aby stworzyć niedrogie, wysoko wydajne BPP, które spełnią wymagania techniczne, jak i ekonomiczne. Opracowywane są i testowane azotki metali, przewodzące polimery i kompozyty węglowe.

W projekcie STAMPEM badane są i tworzone nowe techniki mające umożliwić uzyskanie dobrego przylegania i niskiej rezystancji stykowej między metalowym podłożem a powłoką BPP. Uczestnicy projektu w pierwszej kolejności badają powłoki ex situ w trzyelektrodowej instalacji elektrochemicznej. Ponieważ materiał ten jest obiecujący, badana jest jego przydatność w prawdziwych ogniwach paliwowych przy pomocy technik in situ. Uporządkowane płytki metalowe są powlekane i umieszczane w małym testowym ogniwie, w którym prowadzone są testy przyspieszonego naprężenia, zużywające materiały, z których wykonane są płytki.

Dotychczas testy te pozwoliły na wyłonienie powłok o porównywalnych właściwościach do powlekanej złotem stali nierdzewnej, stanowiącej punkt odniesienia. Trwają prace związane z wytwarzaniem i obróbką BPP, wraz ze wstępną obróbką podłoża, technikami powlekania oraz procesem tłoczenia, stanowiącymi najważniejsze aspekty technologii.

Projekt STAMPEM wpisuje się w realizację europejskiego planu strategicznego w dziedzinie technologii energetycznych (SET-Plan), pomagając w opracowaniu technologii umożliwiających komercjalizację pojazdów zasilanych wodorem i ogniwami paliwowymi. Oprócz zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym omawiany projekt może mieć także implikacje dla stacjonarnych systemów wytwarzania energii.