हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी को ऊर्जा परिवर्तन की कुंजी बनने के लिए, इसे व्यापक अनुप्रयोग की दिशा में एक निर्णायक कदम उठाने की आवश्यकता है।हालाँकि, इस बहुप्रतीक्षित सफलता को रोकने वाले मुख्य कारक महंगी सामग्री की उच्च लागत और ईंधन कोशिकाओं और इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए जटिल विनिर्माण प्रक्रियाएं हैं।

फ्रौनहोफर इंस्टीट्यूट फॉर लेजर टेक्नोलॉजी आईएलटी इन चुनौतियों से निपट रहा है और लागत-कुशल और स्केलेबल समाधान विकसित करने के लिए कड़ी मेहनत कर रहा है।परहाई-एफसीएल 2024स्टटगार्ट में, आचेन स्थित संस्थान हॉल 4, स्टैंड 4ई51 में अग्रणी नवाचार प्रस्तुत करेगा, जो परिवर्तन करने में मदद करते हैंउत्पादन प्रक्रियाएंएक ही समय में काफी अधिक किफायती और टिकाऊ।

इलेक्ट्रोडों को लेजर आधारित सुखाना: ईंधन सेल उत्पादन में ऊर्जा दक्षता, गति और स्थान की बचत

जैसी की मांग हैईंधनकोशिकाएँ बढ़ती हैं, इसलिए उत्पादन प्रक्रियाओं को और अधिक कुशल बनाना महत्वपूर्ण होता जा रहा है।फिर भी, एक प्रमुख चुनौती बनी हुई है: पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन (पीईएम) ईंधन सेल में मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली (एमईए) के लिए गीली-लागू इलेक्ट्रोड परतों को सुखाना।परंपरागत रूप से, यह प्रक्रिया बड़े संवहन ओवन में की जाती है, जो बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करते हैं और उत्पादन हॉल में काफी जगह घेरते हैं।

फ्राउनहोफर आईएलटी ने एक लेजर-सहायता प्राप्त सुखाने की तकनीक विकसित की है जो इन मुद्दों का समाधान करती है।लेज़रों का उपयोग, जो इलेक्ट्रोडों को चुनिंदा रूप से उजागर करता है, सुखाने का समय कई मिनटों से घटाकर केवल कुछ सेकंड तक कर देता है।सुखाने के समय में भारी कमी से उत्पादन की गति काफी बढ़ जाती है, खासकर रोल-टू-रोल प्रक्रिया में।

इसके अलावा, यह प्रक्रिया पारंपरिक गैस चालित निरंतर ओवन की तुलना में ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करती है।इसके अलावा, लेजर सिस्टम को काफी कम जगह की आवश्यकता होती है, जो अधिक कॉम्पैक्ट और लचीली उत्पादन लाइन को सक्षम बनाता है।

"झिल्ली इलेक्ट्रोड इकाइयों के उत्पादन के लिए लेजर-आधारित रोल-टू-रोल प्रक्रिया विकसित करके, हम ईंधन-सेल विनिर्माण प्रक्रियाओं को और अधिक कुशल बनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठा रहे हैं। हमारी लेजर-सहायता सुखाने वाली तकनीक के साथ, हम एक नई स्थापना कर रहे हैंमानक जो न केवल उत्पादन की गति बढ़ाता है, बल्कि अनुकूलन भी करता हैऊर्जा दक्षताऔर अंतरिक्ष उपयोग," फ्राउनहोफर आईएलटी में थिन फिल्म प्रोसेसिंग समूह से मैनुएला गुइर्गेस बताते हैं।

द्विध्रुवी प्लेटों के लिए संक्षारण संरक्षण कोटिंग्स: ईंधन सेल उत्पादन में दक्षता बढ़ाना और लागत कम करना

विशेष रूप से पीईएम ईंधन कोशिकाओं के साथ, ईंधन सेल के भीतर आक्रामक रासायनिक स्थितियां उत्पादन के लिए नई चुनौतियां पैदा करती हैं।धात्विक द्विध्रुवी प्लेटों (बीपीपी) को जंग से बचाना न केवल सेल के सेवा जीवन के लिए आवश्यक है, बल्कि संपूर्ण ईंधन-सेल स्टैक की दक्षता के लिए भी आवश्यक है।

जब बीपीपी को निर्वात में रासायनिक या भौतिक वाष्प जमाव के साथ लेपित किया जाता है, तो लागत बढ़ जाती है और उत्पादन धीमा हो जाता है।फ्रौनहोफर आईएलटी एक ऐसी प्रक्रिया पर काम कर रहा है जो ऊर्जा-गहन वैक्यूम प्रक्रिया की आवश्यकता के बिना धातु द्विध्रुवी प्लेटों पर विद्युत प्रवाहकीय और संक्षारण प्रतिरोधी फिनिश प्राप्त करने के लिए लेजर-बीम प्रसंस्करण के साथ स्प्रे कोटिंग को जोड़ती है।

यह दृष्टिकोण न केवल लागत प्रभावी सामग्रियों के उपयोग के माध्यम से उत्पादन लागत को काफी कम कर सकता है, बल्कि निरंतर विनिर्माण प्रक्रियाओं में बेहतर एकीकृत भी हो सकता है।प्रक्रिया की उच्च मापनीयता पीईएम ईंधन कोशिकाओं के बढ़ते बाजार को कुशलतापूर्वक सेवा प्रदान करने में मदद करती है।

हाई टेम्परेचर फंक्शनलाइजेशन ग्रुप के जूलियस फंके ने जोर देकर कहा, "संक्षारण सुरक्षा परतों के उत्पादन के लिए हमारी लेजर-आधारित विधि पारंपरिक वैक्यूम प्रक्रियाओं के लिए एक कुशल और लागत प्रभावी विकल्प प्रदान करती है। यह तेजी से उत्पादन और बेहतर स्केलेबिलिटी को सक्षम बनाता है, जो कि पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है।पीईएम ईंधन सेल की बढ़ती मांग।"

डबल-बीम वेल्डिंग और बनाने वाले उपकरणों की मरम्मत के माध्यम से ईंधन सेल उत्पादन का अनुकूलन

डबल-बीम वेल्डिंग का उपयोग अन्यत्र उत्पादन में तेजी लाने के लिए भी किया जा सकता है।यह प्रक्रिया धातु द्विध्रुवी प्लेटों को वेल्ड करने के लिए एक साथ दो लेजर बीम का उपयोग करती है, एक ऐसी तकनीक जो सीम गुणवत्ता से समझौता किए बिना चक्र समय को लगभग 50% कम कर देती है।

जब दो बीमों का उपयोग एक बिंदु पर वेल्ड करने के लिए किया जाता है, तो पिघले हुए पूल की गतिशीलता को चुनिंदा रूप से प्रभावित किया जा सकता है, जिससे उच्च वेल्डिंग गति को सक्षम किया जा सकता है और हंपिंग जैसे विशिष्ट दोषों से बचा जा सकता है।यह प्रक्रिया तेज़ और अधिक कुशल उत्पादन को सक्षम बनाती है जो हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी की बढ़ती मांगों को पूरा करती है।

धातुई बीपीपी का उत्पादन उपयोग किए गए टूल स्टील्स की सेवा जीवन से भी बाधित होता है।उपकरण अपने उच्च यांत्रिक भार के कारण घिसने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।आईएलटी द्वारा अपनाया गया दृष्टिकोण लागत-गहन उपकरण स्टील्स को संरचनात्मक स्टील्स से बदलना और अत्यधिक उच्च गति लेजर क्लैडिंग (ईएचएलए) का उपयोग करके उच्च गुणवत्ता वाले पहनने से सुरक्षा कोटिंग लागू करना है।

पारंपरिक टूल स्टील्स की तुलना में, लेपित वर्कपीस 10 से अधिक कारक द्वारा स्लाइडिंग घर्षण पहनने के प्रतिरोध में वृद्धि प्रदर्शित करते हैं। ईएचएलए प्रक्रिया उपकरणों के क्षतिग्रस्त क्षेत्रों की मरम्मत की भी अनुमति देती है, जिससे उपकरणों को अनुकूलित और पुन: उपयोग करने में सक्षम बनाया जा सकता है।यह तकनीक उपकरणों की सेवा जीवन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादन लागत कम हो जाती है और विनिर्माण में स्थिरता बढ़ जाती है।

फ्रौनहोफर आईएलटी ईंधन-सेल घटकों के निर्माण की प्रक्रिया श्रृंखला को अधिक कुशल बनाने के लिए कई प्रक्रियाएं विकसित कर रहा है।इनमें हाई-स्पीड कटिंग शामिल है, जिसके साथ बीपीपी को सटीक रूप से ट्रिम किया जाता है और मीडिया फीड होल को सीधे काटा जाता है।

एक अभिनव दृष्टिकोण धातु बीपीपी में माइक्रोस्ट्रक्चर का लेजर-आधारित परिचय है, जो विद्युत संपर्क प्रतिरोध को कम करता है और ईंधन सेल के संचालन के दौरान संपर्क क्षेत्र से पानी को विस्थापित करता है।

आचेन शोधकर्ता ईंधन कोशिकाओं के उत्पादन को और अधिक स्वचालित करने और इसे और अधिक कुशल बनाने के लिए यौगिक बीपीपी और एमईए की संरचना और वेल्डिंग की भी गहन जांच कर रहे हैं।

द्वारा उपलब्ध कराया गयाफ्राउनहोफर-इंस्टीट्यूट फर लेजरटेक्निक आईएलटी