ZSW Ulm vertrouwt op ZwickRoell voor onderzoek naar brandstofcellen en batterijen
Case study
- Klant: Centrum voor zonne-energie en waterstofonderzoek (ZSW) in Ulm
- Locatie: Ulm, Duitsland
- Branche: Energie
- Onderwerp: ZSW in Ulm onderzoekt brandstofcellen en batterijmaterialen
Juli 2024
Het Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) voert in een onderzoeksplant voor brandstofcellen te Ulm (HyFaB) onderzoek naar de productie en karakterisatie van materialen, in het bijzonder gasdiffusielagen (GDL), bipolaire platen (BPP) en polymeer-elektrolytmembranen (PEM).
HyFaB bij ZSW in Ulm
De non-profit organisatie Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) werd opgericht in 1988 met vestigingen in Stuttgart en Ulm, Duitsland. Het doel: versnellen van de vertaling van fundamentele onderzoeksresultaten op vlak van hernieuwbare energie en elektrochemische energieconversie naar marktklare toepassingen en de industrie.
Het ZSW is momenteel een toonaangevend Duits onderzoeksinstituut met ongeveer 350 werknemers en 100 studenten in Stuttgart en Ulm. ZSW voert bedrijfsgericht onderzoek rond hernieuwbare energietechnologieën zoals windenergie, fotovoltaïsche systemen, batterijen, waterstof, brandstofcellen en wetgevend advies. De onderzoeksplant voor waterstof en brandstofcellen (HyFaB), gefocust op de productie van brandstofcellen en onderdelen, en het centrum voor batterij-onderzoek (eLaB), gefocust op lithium en post-lithium technologie, bevinden zich in Ulm.
HyFaB combineert wetenschap en industrie om de industriële productie van brandstofcellen te verbeteren. “Ons onderzoek varieert van de ontwikkeling van materialen en onderdelen tot systeemintegratie, validatie en recyclageprocessen. We zijn sinds 2001 gespecialiseerd in PEM brandstofcellen tot 150 kilowatt in ons toonaangevende Europese testcentrum, uitgerust met bijna 50 volautomatische testbanken tot 250 kilowatt,” vertelt Prof. Dr. Markus Hölzle, lid van de raad van bestuur bij ZSW en hoofd van de afdeling elektrochemische energietechnologie. Daarnaast worden in Ulm tankstations voor waterstof geïnspecteerd en worden waterstofsamples geanalyseerd in een speciaal hiervoor opgezet HyLaB kwaliteitslaboratorium.
De taak
Mechanische, elektrische en thermische tests op materialen voor brandstofcellen bij HyFaB
In de onderzoeksplant voor waterstof en brandstofcellen (HyFaB) te Ulm worden ZwickRoell testmachines voornamelijk gebruikt voor mechanische, elektrische en thermische tests op materialen voor brandstofcellen. De karakterisatie is relevant in zowel de through-plane (TP) als in-plane (IP) richtingen. Hiervoor worden soms druk-, buig- en afschuiftests uitgevoerd. Voor productie-onderzoek (ECP) wordt bijvoorbeeld de hechting tussen de actieve materiaalcoating van de accumulator op koper en aluminiumfolie getest.
Aangezien vooral de gasdiffusielagen zeer dun (ongeveer 200 µm) en uiterst samendrukbaar (tot 50 percent bij het instelpunt) zijn, stellen zich een aantal uitdagingen voor de tests:
Het pad moet zeer nauwkeurig gemeten worden, bij voorkeur in het µm-bereik. Daarnaast veroorzaken GDL lagen in brandstofcellen door elektrische en thermische stromen slechts kleine verschillen in potentiaal of temperatuur. Voor het testen van materialen voor brandstofcellen zijn ook speciale testomstandigheden nodig: De metingen moeten gebeuren bij temperaturen rond 80 °C (en tot 160 °C), soms bij een relatieve vochtigheid tot 100 percent.
De ZwickRoell oplossing
ZSW Ulm: ZwickRoell AllroundLine en zwickiLine machines in actie
De samenwerking tussen ZSW en ZwickRoell bij het karakteriseren van materialen voor brandstofcellen begon met de aankoop van een AllroundLine (Z005) met 5 kN krachtbereik, die later uitgebreid werd met een temperatuurkast en een videoXtens voor de verplaatsingsmeting. Daarnaast werden een AllroundLine met een krachtbereik van 10 kN (Z010) en een AllroundLine met een krachtbereik an 50 kN (Z050) aangeschaft, elk met twee testruimten. Het GDL meettoestel ontwikkeld door ZwickRoell wordt gebruikt in een testruimte van de Z050.
Voor het testen van batterijmaterialen worden twee zwickiLine testmachines met een krachtbereik van 5 kN gebruikt. Een van deze testmachines bevat een opstelling voor het testen van de hechting van coatings op dragerfilm. ZSW heeft de intentie de samenwerking met de testmachinefabrikant in de toekomst verder te zetten. “ZwickRoell houdt vast aan de betrouwbaarheid en hoge meetnauwkeurigheid van hun oplossingen, naast hun uitstekende klantendienst. Verder is de korte afstand voor ons een bijzonder voordeel. ZwickRoell ontwikkelt hun oplossingen verder voor onze sector, wat ook ons voordeel brengt,” vertelt Hölzle.
Het resultaat
Toewijding aan de toekomst van waterstoftechnologie
De toekomst van de waterstofeconomie is grotendeels afhankelijk van brandstofcellen, een sleuteltechnologie in deze sector. Als toonaangevend onderzoeksinstituut in Duitsland voor waterstof en brandstofceltechnologie, speelt het ZSW in Ulm een sleutelrol bij de voortdurende ontwikkeling van deze technologieën. ZwickRoell ondersteunt dit innovatieve onderzoek met hun testmachines en toont grote interesse in de verdere ontwikkeling van groene waterstof in de toekomst.
“ZwickRoell toont actieve interesse om de testmethoden voor onze materialen verder te ontwikkelen, een onderscheidende en ongebruikelijke positie bij fabrikanten van testmachines. Voor ons betekent dit een enorm potentieel voor verdere ontwikkeling via wederzijdse samenwerking.”
Prof. Dr. Markus Hölzle, lid van de raad van bestuur bij ZSW en hoofd van de Electrochemical Energy Technologies Division
ZwickRoell testmachines bij ZSW Ulm
Bent u geïnteresseerd in testoplossingen voor brandstofcellen of batterijen?
Wij adviseren u graag vrijblijvend.
Contacteer ons Meer informatie over het testen van brandstofcellen Meer informatie over het testen van batterijen
