e-モビリティ革命に伴い、完成車メーカーやメーカー各社は新たな課題に直面しています。新しい市場参加者と需要の増加により、ポートフォリオの拡大と同時に開発期間の短縮につながっています。SOFC（固体酸化物燃料電池）や電解槽は、エネルギー貯蔵システムや発電システムなどの全く新しい応用分野を開拓しています。
特にモビリティに目を向ければ、商用車にPEM FC（固体高分子形燃料電池）を採用する大きなメリットとして、燃料補給時間が短く、航続距離が長いことが挙げられます。船舶や電車、さらには飛行機への応用も期待されています。
燃料電池開発を推進する上で、効率性とセル劣化という2つの大きな課題が存在します。
効率の最適化
基本的に、燃料電池システムの特長は、並外れた効率性を実現できるところにあります。しかし、実際に燃料電池で最大量の電気エネルギーを生成するには、いくつかの要素が非常に重要です。それは、セル断面を最適な形で使用することと、スタック内の各セルにそれぞれの化学エネルギーを最適な形で供給することです。
耐用年数の伸長
特に課題となるのは、燃料電池の耐用年数です。
化学的な劣化や機械的な劣化は、触媒だけでなく膜にも影響を及ぼす可能性があります。それにより、性能の低下やセルの完全な不具合につながります。そのため、スタート/ストップサイクル、電圧、膜湿度、温度などの動作パラメーターは非常に重要です。特に、氷点下での始動は非常に重要とされています。膜電極接合体（EMA）内に氷が形成されると、反応領域をブロックするだけでなく、膜に永続的な損傷を与えます。
燃料電池の正確なモデルを使用して、これらの動作パラメーターを仮想的に調査・研究できます。バーチャルツインは、電気化学に基づいてセル内のあらゆるプロセスを詳細にマッピングします。
- 燃料と酸素の輸送、およびセル内の電気化学反応プロセスを詳細に確認
- スタック内のすべてのセルへの供給を最適化
- 劣化プロセスを研究し、さまざまな劣化戦略を試験
- プロセス全体でバーチャルツインを使用して開発を加速
To develop a truly efficient and durable polymer electrolyte fuel cell (PEM) system , engineers must have insight into the basis of the system - the cell. The transport of hydrogen and oxygen, the electrochemical reaction processes, the membrane structure, the aging mechanisms, the supply of each cell in the fuel cell stack, and much more are ...
モビリティ革命が本格化しています。この革命は、持続可能性を高めた、新たな推進システムの開発だけにとどまるものではありません。むしろ、開発プロセス全体が激変しています。その変化を主導しているのは、シミュレーションです。
現時点では、設計プロセスとエンジニアの限界を押し上げることについて、完成車メーカーやサプライヤーを含むどの企業も直面する課題を理解することが重要です。さまざまなシステムが増えるにつれて、部門やチームの構造も変化しています。AVLは、その変化を把握しています。AVLはソフトウェア開発者たちだけで成り立つ企業ではないため、こうした変化のプロセスについても経験があります。私たちはエンジニアであり、また、ユーザーでもあります。ソフトウェアやプロジェクトにおける直感的なワークフロー、ジェネレーター、操作ガイド機能、評価には、こうしたさまざまな視点から得られたAVLの知見を活かしています。
