셰플러의 차세대 개발

셰플러는 PEM 연료전지용 차세대 금속 분리판을 통해 수소 구동 모빌리티 분야의 개발 역량을 입증하고 있습니다. 모든 연료 전지 시스템은 양극판에 의존하지만 Schaeffler는 자사의 전지판이 대규모 생산에 최적화된 새로운 디자인을 특징으로 하며 연료 전지 수명을 연장하기 위해 코팅 공정을 활용한다고 말했습니다. 회사는 자사 플레이트를 사용하여 만든 스택이 이전 세대 플레이트를 사용하여 만든 스택보다 약 20% 더 높은 전력 밀도를 달성한다고 말했습니다.

독일 헤르초게나우라흐(Herzogenaurach)에 특수 목적으로 건설된 파일럿 생산 시설에서 회사는 현재 프로토타입 및 소형 시리즈 생산에 국제 자동차 제조업체가 사용할 수 있도록 최대 수만 개의 새로운 플레이트를 제조하고 있습니다. 완전 자동화된 시설은 광범위한 테스트 장비를 포함하는 단지인 Schaeffler의 수소 우수 센터의 일부입니다. 이 시설은 전해조에 사용되는 유형의 대형 플레이트를 제조하는 데에도 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 셰플러는 이를 통해 지속 가능한 이동과 녹색 수소의 지속 가능한 공급을 모두 보장한다고 회사는 말했습니다. 셰플러는 또한 고객과 협력하여 연료 전지 시스템용 맞춤형 양극판 및 부품을 개발할 수 있습니다.

회사는 2024년 초 프랑스 헤이그나우에서 심비오(Symbio)와 합작법인 이노플레이트(Innoplate)라는 이름으로 분리판 생산을 시작할 예정이다.

양극판은 DIN A4 봉투 크기와 무게가 60g에 불과하지만 연료 전지의 핵심 구성 요소라고 Schaeffler는 말했습니다. 이는 공정 가스와 냉각수의 분리 및 분배, 화학 반응으로 인한 물 제거를 위한 채널 제공을 포함하여 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다.

Schaeffler의 E-Mobility 부문 책임자인 Jochen Schröder 박사는 “Schaeffler는 플레이트의 표면적을 최적으로 활용하는 혁신적인 디자인을 개발했습니다.”라고 설명했습니다. "분극판의 구조가 더 미세하고 정확할수록 플레이트의 효율성이 높아집니다."

Schaeffler의 새로운 플레이트는 연료 전지 볼륨(엔드 플레이트 및 압축 하드웨어 포함) 리터당 4.6kW의 연료 전지 스택 전력 밀도를 가능하게 합니다. 차량 응용 분야의 경우 수백 개의 이러한 플레이트가 서로 겹쳐져 있으며 각각은 막 전극 조립체(MEA)로 분리되어 스택을 형성합니다. 플레이트는 스택 무게의 최대 80%, 부피의 최대 65%를 차지합니다. 최대 400개의 셀 유닛으로 구성된 스택의 총 전력 출력은 최대 140kW로 경상용차에 충분합니다.

Schaeffler의 차세대 양극판은 처음부터 대규모 산업화를 위해 설계되었습니다. 이는 제조용 설계(DFM)로 알려진 접근 방식입니다. 목표는 수소 구동 이동성이 시장 돌파구에 도달하는 데 충분한 수준의 비용 효율성과 제조 확장성을 달성하는 것입니다. 생산 측면에서 이 회사는 금속 스탬핑 및 성형 분야에서 다년간의 경험과 전문 지식을 활용하여 두께가 50mm에 불과한 플레이트 표면에 필요한 초미세 구조를 스탬핑하는 데 필요한 높은 수준의 정밀도를 달성했습니다. 100 마이크로미터까지 가능하다고 회사 측은 밝혔다.

셰플러가 만든 금속분리판의 또 다른 특징은 코팅 시스템으로, 연료전지의 전체 사용 수명 동안 높은 수준의 전기 전도성을 유지한다고 회사측은 밝혔다. Schaeffler의 솔루션은 양극판용으로 특별히 개발된 고성능 코팅 시스템 제품군인 "Enertect"입니다. 고객의 요구 사항에 따라 코팅은 최대 플레이트 서비스 수명, 최소 탄소 배출량 또는 최적화된 가격 대비 성능 비율을 위해 설계될 수 있습니다.

“우리의 표면 기술 역량 덕분에 우리는 각 고객에게 용도별 코팅 솔루션을 제공할 수 있습니다. 이는 우리가 비용, 성능 및 제조 관련 CO2 배출의 균형을 맞추는 측면에서 각 고객의 요구 사항을 충족할 수 있음을 의미합니다.”라고 Schröder는 말했습니다.