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近年來(lái)，能源轉(zhuǎn)換的成功與氫技術(shù)的持續(xù)研究與投入越來(lái)越密切相關(guān)。近期《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》重磅印發(fā)，更是讓氫能源一躍成為了炙手可熱的競(jìng)逐賽道。
為了確保能源轉(zhuǎn)型的成功，各國(guó)的科學(xué)家都在開發(fā)可持續(xù)、高效和經(jīng)濟(jì)的能源生產(chǎn)和使用新技術(shù)，而氫技術(shù)在其中發(fā)揮著突出的作用。在能源效率和直接使用可再生能源的電力不足的地方，以對(duì)氣候友好的方式生產(chǎn)氫可以減少二氧化碳的排放。用可再生能源的電力在額外生產(chǎn)時(shí)間生產(chǎn)出來(lái)的氫可以取代煤炭。反過(guò)來(lái)，以氫為燃料的高峰負(fù)荷發(fā)電廠可以確保能源供應(yīng)的安全。
德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所(Fraunhofer ILT)的科學(xué)家們也正進(jìn)行各種項(xiàng)目的研究，以推進(jìn)成本優(yōu)化和以需求為導(dǎo)向的燃料電池系列生產(chǎn)，釋放其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力。
該研究所的一個(gè)主要目標(biāo)是使燃料電池可靠地投入批量生產(chǎn)。為此，德國(guó)Aachen的研究人員正在建立一個(gè)超過(guò)300平方米的實(shí)驗(yàn)室空間的氫實(shí)驗(yàn)室，這里將配置一系列廣泛的激光技術(shù)測(cè)試設(shè)備，并提供相關(guān)公共項(xiàng)目和工業(yè)合作的研究平臺(tái)。預(yù)計(jì)到2022年5月5日，新的氫實(shí)驗(yàn)室就會(huì)首次向Aachen的“International Laser Technology Congress AKL'22”的參與者開放。
弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所對(duì)燃料電池的研發(fā)部署正緊鑼密鼓推進(jìn)當(dāng)中，他們希望提高燃料電池的成本效益，并實(shí)現(xiàn)按需批量生產(chǎn)。在一個(gè)項(xiàng)目中，其工作人員專注于研究用于生產(chǎn)燃料電池雙極板的激光工藝。通過(guò)選擇性地構(gòu)造和涂覆雙極板，他們可以顯著地提高其效能，新流程充分體現(xiàn)出在密封性、可復(fù)制量產(chǎn)和縮短處理時(shí)間等優(yōu)勢(shì)。而上述新的氫實(shí)驗(yàn)室也為弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的研究人員和科學(xué)界、工業(yè)界的合作伙伴提供了新的機(jī)會(huì)，將制造技術(shù)的過(guò)程結(jié)果與他們?cè)O(shè)定的性能和功能目標(biāo)聯(lián)系起來(lái)。
據(jù)介紹，該實(shí)驗(yàn)室占地300平方米，將為提供廣泛的基于激光的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。這些設(shè)備一方面包括了在制造金屬雙極板的工藝鏈上與激光有關(guān)的制造步驟：例如，用液壓機(jī)形成橡膠墊，使小批量生產(chǎn)雙極板成為可能。另一方面，這些設(shè)備也可用于構(gòu)造超短脈沖激光器，用于激光涂層，以及高速焊接和切割?，F(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備可以用來(lái)評(píng)估激光制造的組件。利用直徑小于30 μm的高光束質(zhì)量單模光纖激光器，通過(guò)局部功率調(diào)制的方式精確控制輸入元件的能量，采用自適應(yīng)振蕩參數(shù)(振幅和頻率)，最終他們實(shí)現(xiàn)了高達(dá)140 mm/s的高進(jìn)給速率。這一方案中，不僅實(shí)現(xiàn)了低能量輸入，也達(dá)到了薄壁鎳組件的最小熱變形。在這一過(guò)程中，他們使用氬氣作為保護(hù)氣體改善了焊接模式，并實(shí)現(xiàn)了表面無(wú)氧化的效果。
其實(shí)早在2020年，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所(Fraunhofer ILT)就已經(jīng)推出了一個(gè)圍繞氫技術(shù)創(chuàng)新的專業(yè)交流平臺(tái)：LKH2 -激光氫技術(shù)研討會(huì)(Laser Colloquium Hydrogen)。
未來(lái)，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所還可以實(shí)施一系列圍繞這一方面創(chuàng)新的廣泛項(xiàng)目，一些正在進(jìn)行的項(xiàng)目也可以轉(zhuǎn)移到新的氫實(shí)驗(yàn)室。他們可以與燃料電池組件制造商合作，也可以與那些想要生產(chǎn)制造技術(shù)(如掃描儀或過(guò)程監(jiān)控工具)的合作伙伴合作，或者與那些想要測(cè)試波束源的合作伙伴合作。
原標(biāo)題:弗勞恩霍夫研究所建300㎡氫實(shí)驗(yàn)室，配置激光設(shè)備量產(chǎn)燃料電池
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