Engineering

PEM Stackentwicklung

Nachhaltig und auf Ihre spezielle Applikation zugeschnitten.

Für Ihre PEM-Brennstoffzellen entwickelt AVL hochmoderne, robuste und langlebige Stack-Lösungen.

PEM Stack development

Eine einzelne Polymer-Elektrolyt-Membran-(PEM)-Brennstoffzelle liefert nur wenig Energie – daher verbaut man in der Regel viele davon in einem Stack (deutsch „Stapel“). Bei ca. 400 Zellen kommt man auf diese Weise auf bis zu 120 kW (163 PS) elektrische Gesamtleistung. Nutzfahrzeuge mit ihrem generell höheren Leistungsbedarf benötigen entsprechend mehr Stacks.

Bei der Entwicklung von PEM-Hochleistungsstacks liegt der Schlüssel zum Erfolg in der Industrialisierung. Wir berücksichtigen daher schon in der Ideenphase die Machbarkeit in großen Stückzahlen. Hunderte von Stacks im Jahr müssen produzierbar sein, was einer fünfstelligen Zahl an Zellen entspricht. Unser Industrialisierungsprogramm kann dies problemlos bewältigen.

Als derzeit einziger Anbieter lösen wir dabei den Zielkonflikt zwischen Leistungsdichte und Dauerhaltbarkeit. Wir sind Marktführer in beiden Bereichen und kennen alle Parameter, um für Sie ein Optimum erzielen zu können, egal ob für Nutzfahrzeuge, Schiffs- oder Industrieanwendungen.

Die Wasserstoff-Technologie liefert Antworten auf viele drängende Herausforderungen der Automobilindustrie – vor allem auf den Ruf nach mehr Emissionsreduzierung. Zugleich aber bringt die Entwicklung von leistungsfähigen PEM-Stacks ganz eigene Hürden für Anbieter und Verwender mit sich:

  • Eine hohe Leistungsdichte ist ebenso gefragt wie eine lange Dauerhaltbarkeit – und beides steht zueinander im Zielkonflikt.
  • Für Schwerlast-Anwendungen muss eine besonders hohe Langlebigkeit gewährleistet sein – die Erwartungen werden von den Leistungswerten der Dieseltechnologie genährt.
  • Die Lieferkette für PEM-Stacks entwickelt sich erst noch. Manche Komponenten lassen sich derzeit nur aus einer einzigen Quelle beziehen.
  • Nicht zuletzt aus diesem Grund ist die Technologie derzeit noch sehr kostspielig – von der Einzelkomponente bis hinauf zum gesamten Stack.
  • Folglich ist hohe Effizienz essenziell, um bei den Gesamtbetriebskosten (TCO) in einem wettbewerbsfähigen Rahmen zu bleiben.
AVL Fuel Cell Truck
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Von uns bekommen Sie das vollumfängliche Paket an Entwicklungs- und Designdienstleistungen: Wir entwickeln Stacks und integrieren sie in Brennstoffzellensysteme, Antriebsstränge und bis hin zu Fahrzeugen.
Unser Ansatz umfasst:

  • Design, Integration, Simulation sowie Testen von PEM-Stacks – Entwicklung von Anfang an bis zur Serienreife
  • Designplattform Gen1 als Entwicklungsgrundlage – mit noch effizienterer Flächennutzung auf Zellebene und damit dramatisch verbesserter Leistungsdichte gegenüber Gen0
  • Erstellung von Stack-Architekturen für kundenspezifische Anwendungen
  • Modellierung der Stack-Leistung, um Zielkonflikte auf Systemebene in einer frühen Phase zu analysieren
  • Entwurf und Optimierung von Einzelzellen
  • Bereitstellung von Benchmarking und Materialauswahl für Stack-Komponenten
  • Erstellen, Testen und Analysieren von Prototypen (in reduzierter Zahl)
  • Partnerschaft für die produktionsreife Entwicklung in jeder Größenordnung
  • Globale Lieferbasis

Wir sind Ihr unabhängiger Engineering-Dienstleister mit umfassender Erfahrung in der Entwicklung von PEM-Brennstoffzellen. Mit unserem Know-how in der Fahrzeugentwicklung und Systemintegration bieten wir Ihnen folgende Vorteile:

Reduzierter Entwicklungsaufwand

Für das PEM-Stack-Design haben wir Design-Plattformen entwickelt, auf denen Sie aufbauen können – eine enorme Zeit- und Kostenersparnis bei der Industrialisierung Ihrer PEM-Stacks.

Wettbewerbsvorteil Technologie 

Mit unserer Unterstützung bekommen Sie einen PEM-Stack mit marktführenden Schlüsselkriterien der Performance: Leistungsdichte, Effizienz, Dauerhaltbarkeit. Hier haben wir die richtigen technischen Lösungen für Sie, auch bei der Systemintegration.

Massgeschneidert und Kosteneffizient 

Sie erhalten ein PEM-Stack-Design nach Ihren Wünschen – von Anfang an. Dabei können wir unsere bestehende, bereits mehrfach bewährte Stack-Technologie an Ihre spezifischen Anforderungen anpassen. Ihr Vorteil: eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis.

Immer die Besten Lieferanten 

Trotz der bei PEM-Stacks noch eher übersichtlichen Lieferantenlandschaft – etwa bei Bipolarplatten – verfügen wir über eine solide Lieferantenbasis. Gerne beraten wir Sie, welche Komponenten aus welcher Bezugsquelle sich für Ihre Anwendung am besten eignen.

Wertschöpfungstiefe

Der marktübliche Einkaufspreis für einen PEM-Stack macht ca. 60 % der Kosten des Antriebsstrangs aus. Wenn Sie den Stack stattdessen mit unserer Unterstützung inhouse entwickeln, holen Sie eine große Wertschöpfungstiefe zu sich ins Unternehmen.

Im Silicon Valley der Stackentwicklung

Dank unseres Tech Centers in Vancouver/Kanada sind wir bestens mit der technologischen Hochburg der PEM-Stack-Entwicklung vernetzt.

Stack-Design mit Know-how

Ein essenzieller Teil unserer Stack-Entwicklung besteht in präzisen Simulationen, die wichtige Prozessschritte zeitlich nach vorne verlagern. So, wie Sie es von uns bei Verbrennungsmotoren und Hybrid-Antrieben kennen.
Wir wissen, wie man einen Test- und Absicherungsplan (DVP) aussteuert und kombinieren dieses Wissen mit dem Brennstoffzellen-Know-how, welches wir bei uns im Unternehmen verankert haben. Unseren langjährigen Erfahrungsschatz in den klassischen Disziplinen wie Elektrik und Elektronik (E/E), Systementwicklung, Design und Konstruktion wenden wir nun auf Ihren PEM-Brennstoffzellen-Stack an.

Betriebsstrategie

Im Lieferumfang unserer Stack-Entwicklungen ist immer auch die Betriebsstrategie enthalten. Dabei optimieren wir eine Vielzahl von Parametern, wie etwa Leistungsbedarf und Systemtemperatur sowie den Einfluss von Feuchtigkeit und Außentemperatur auf die Brennstoffzelle. Ein entscheidender Schritt, um Degradation zu vermeiden und die Lebensdauer Ihres Stacks zu maximieren.

Digitaler Zwilling

Sie erhalten ein 1:1-Digitalmodell Ihres Stacks. Die darin enthaltenen physikalischen Modelle zur Alterungsvorhersage erstellen wir gemeinsam mit Marktführern auf diesem Gebiet. Auf diese Weise können Sie Schädigungen verlässlich prognostizieren.

Validierung und Testen

Wir validieren und verifizieren Ihren PEM-Stack bis hin zur Freigabeempfehlung für die Serie. Dafür haben wir die Methodik (DVP) und auch die Prüfungsausstattung in unseren weltweiten Testzentren.

Weitere Themen

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