水素システム向け燃料電池エンドプレートCNC加工

アルミニウム6061-T6および7075-T6は、プレートを2～8kgに保持しながら50～200kNの圧縮荷重を支える最も比強度の高い材料です。また、自動車産業にとって最も経済的なソリューションを提供します。アルミニウムは、37万ジーメンス/メートルの導電率、167～200ワット/メートル・ケルビンの熱伝導率、および10ミリオーム/cm²未満の接触抵抗を実現する金メッキアルミニウムも高く評価されています。自動車用途では、ステンレス鋼316Lが不活性酸化水素および水蒸気に対する耐腐食性に優れ、窒化物コーティングにより十分な強度と導電性も備えています。グラファイト複合材は、最も軽量で水素透過性があり、5～15ミリオーム/cmという最も低い電気抵抗率を備えています。グレード2チタンは、航空宇宙および海洋用途で究極の強度と耐腐食性を提供します。

100～500mmの大型CNCフライス盤では、0.005インチの誤差が生じることがあります。さらに精度を高めるために、面フライス加工と表面研削が行われます。これは、膜の圧縮とシーリングの均一性を確保するために特に重要です。タイロッド穴とマニホールドポート用のドリルで調整します。これは、0.005インチの位置決め精度を実現するためです。反応物分配用の流路のフライス加工には、深さ0.5～1.5mm、幅1～3mmのフライス加工が使用されます。圧縮ボルト用のねじ切り加工。接触面には0.5～2ミクロンの金メッキが施されます。グラファイト複合板の表面仕上げには、ダイヤモンド工具が使用され、1.6ミクロンの精度が求められます。

ガス漏れを防止し、100～500平方ミリメートルの表面積全体にわたって均一な膜圧縮を実現するために、プレートの平坦度は0.003インチ、タイロッドの位置合わせとマニホールドシーリングの貫通穴の位置合わせは0.005インチを実現しています。スタックアセンブリでは、プレート全体の寸法は0.010インチです。10ミリオーム・cm²の電気接触抵抗を実現するために、接触面は1.6ミクロン以下の表面仕上げを維持しています。対向面圧縮の平行度は0.004インチ、流路深さは±0.002インチの均一性を実現し、流路アクセス/反応物の分配深さを一定に保ちます。

はい。当社は、接触抵抗試験と圧縮試験を含む燃料電池スタックのラピッドプロトタイピングを実施しています。また、50～2000枚のエンドプレートを生産する試作車両および据置型システムの少量生産、そして年間数千～数万枚のエンドプレートを生産する中量生産の商用燃料電池車両にも対応しています。CMMによる完全な寸法検査を実施し、0.003インチ単位の平坦度を検証し、接触抵抗が10ミリオーム-cm²未満であることを保証し、SAE J2579に準拠した水素透過試験を実施し、ASTM G48に準拠した電気腐食耐性を含む材料認証も行っています。

表面仕上げオプションには、接触抵抗を 10 ミリオーム cm² 未満に下げて耐腐食性を高めるアルミニウム接触面への 0.5 ～ 2 ミクロンの金メッキ、非接触面への 25 ～ 50 ミクロンのアルミニウムの硬質陽極酸化処理と電気絶縁、耐腐食性を高めて接触抵抗を 15 ミリオーム cm² 未満にするステンレス鋼への TiN (窒化チタン) コーティング、0.003 インチの平坦度と 0.8 ミクロン未満の Ra を実現する精密研磨、グラファイト含浸多孔質表面、極めて高い耐腐食性を実現する白金族金属コーティング、水管理を容易にする流路への疎水性コーティングなどのその他の特殊処理があります。

はい、すべての部品は完全な材料トレーサビリティを備えたISO 9001品質管理システムの下で製造されており、寸法検証、設計、製造は水素燃料電池自動車の安全性を規定するSAE J2719、燃料電池道路車両の安全仕様を規定するISO 23273、燃料電池自動車の一般安全性を規定するSAE J2578、そして水素燃料の品質に関するISO 14687を含む水素燃料電池規格に準拠しています。さらに、圧縮ゾーン制御、水素および膜サービスの圧縮接触圧力は0.5～2 MPa、燃料電池インターコネクト、電気接触抵抗は10ミリオーム-cm²、耐用年数は5,000時間（150,000マイル）を超えています。

車載燃料電池スタック用の標準（金メッキなし）アルミニウムエンドプレートは、機械加工、表面処理、金メッキのため、ご注文から10～16営業日かかります。一方、グラファイト複合バイポーラプレートは、材​​料調達のため、ご注文から6～10週間かかります。スタック試験用には、プロトタイプのエンドプレートを8～12日で完成させ、迅速な性能検証と効率の最適化が可能です。

はい、500平方センチメートルを超える大面積スタック用の超平坦プレート（0.002インチの平坦度で均一な圧縮を維持）、航空宇宙用途向けにスタック質量を40%削減する軽量チタンプレート、圧縮と反応物の分配のための統合マニホールド設計、800℃までの固体酸化物燃料電池用高温プレート、研究用の透明ポリカーボネートエンドプレートなどの特殊設計も設計可能です。その他の設計としては、現場での保守性を高めるクイックコネクト圧縮システム、温度と圧力の分布を監視する埋め込みセンサープレート、1キロワットから150キロワットまでスタックアーキテクチャを拡張できるモジュール式セグメント設計などがあります。

100～500 ミリメートル四方の面の公差が 0.003 インチの平坦な面により、膜の圧縮が均一になり、接触圧力が 0.5～2 MPa に維持され、変動は 10 パーセント未満となり、ガスのクロスオーバーを防止します。圧力が 20 パーセントを超えて不均一な領域では水素漏れが発生し、スタックの効率が 60 パーセントから 50 パーセントに低下します。平均粗さが 1.6 ミクロン未満の滑らかな接触面により、電気接触抵抗が 10 ミリオーム-cm² 未満に低下し、抵抗が 5 ミリオーム-cm² に増加すると、セルあたり 50 ミリボルトの損失が発生します。このセル電圧の低下により、400 セルのシステムではスタック電圧が 20 ボルト低下します。貫通穴の正確な位置が ±0.005 インチ以内であるため、タイロッドの正確な位置合わせが可能になり、熱サイクルや振動中でも圧縮を維持できます戦略的なプレート剛性により、100kNの圧縮荷重下でも動作中に0.1mm未満のたわみを維持できます。厚さ0.5～2ミクロンの金メッキを使用することで、1000時間動作後に接触抵抗を10倍に増加させる腐食酸化物の形成を防止します。また、水素適合性材料を使用することで、5000時間の連続動作においても構造的な脆化や劣化を防止します。
優れた製造プラクティスは、燃料電池電気自動車、1～10kWの据置型バックアップ電源システム、100～1000Wのポータブル発電機、自動車、航空宇宙、海洋、分散型エネルギーアプリケーション向けの10～30kWの資材搬送装置において、スタック電力1～150kW、定格電流密度0.6～1.2A/cm2での電圧効率0.6～0.7V/セル、電力密度2～4kW/L、および5000時間を超える耐用年数を備えた水素システムの信頼性の高い燃料電池パフォーマンスを維持するのに役立ちます。