Seit Carl Benz am Ende des 19. Jahrhunderts das erste KFZ konzipierte, ist die Automobilindustrie ständig im Wandel. Vom VW Käfer bis zum „Achter Golf“ und vom Verbrennungsmotor zur Wasserstoff-basierten Brennstoffzelle. Der Einsatz von Wasserstoff für private KFZ wird seit Jahren heiß diskutiert. Unzweifelhaft ist der Energieträger die nachhaltige Alternative zum Verbrennungsmotor, doch gegenüber batteriebetriebenen Elektromotoren stehen auch Nachteile im Raum. Was es auf jeden Fall braucht ist eine sichere Verbindungstechnik. Dazu entwickelt VOSS einbaufertige Leitungssysteme und fertig montierte Plug-and-Play-Baugruppen, die den Transport und die Speicherung von H2 sichern.
Die Entwicklung von Wasserstoff als Energieträger für die Automobilindustrie hat ein täglich wachsendes Publikum. Der aktuelle Stand suggeriert, dass sich die alternative Antriebsmöglichkeit vor allem für den nachhaltigen Betrieb schwerer Nutzfahrzeuge empfiehlt. Denn ein herkömmlicher Batterieantrieb ist aufgrund des Gewichts der Batteriepacks und dem daraus resultierenden Gesamtgewicht der Fahrzeuge für lange Strecken ungeeignet. Zusätzlich lässt sich H2-Technologie in Notstromaggregaten oder Kühltransportern einsetzen. Als Element mit den kleinsten Molekülen, ist gasförmiger Wasserstoff jedoch überaus flüchtig. Infolgedessen wachsen die Anforderungen an Transport- und Speichersysteme, vor allem bei hohen Drücken und schwankenden Temperaturen.
Besonders in der Automobilindustrie muss der genutzte Werkstoff sorgfältig gewählt und gut verarbeitet sein. Das gilt für Hochdruckanwendungen in Speichertanks ebenso wie für Mittel – und Niederdruckleitungen in der Brennstoffzelle. An diesem Punkt kommt die VOSS Gruppe ins Spiel: Wir entwickeln hochdichte Leitungs- und Verbindungssysteme in Serienfertigung sowie Ventiltechnik für Wasserstoffanwendungen. Unsere Expertise im Umgang mit technisch dichter Verbindungstechnik erlaubt es uns dabei, kundenorientierte Lösungen für die verschiedenen H2-Systeme in der Automobilbranche zu finden.
Die H2-Brennstoffzelle: so funktioniert der Transport zum Stack
Die Konzeption eines H2-Antriebs erfordert Fingerspitzengefühl, da das flüchtige Gas bei Kontakt mit Luft binnen Sekunden nach oben entweicht. Zudem ist das Gemisch aus Wasser- und Sauerstoff hochentzündlich. Deshalb müssen selbst die geringsten Leckagen verhindert werden. In Wasserstoffanwendungen der Automobilbranche gibt es Hoch-; Mittel- und Niederdruckbereiche. Im Tank wird der Wasserstoff bei einem Druck von bis zu 700 bar gespeichert. Folglich sind verschiedenste Ventile notwendig, um ihn in den Niederdruckbereich der Brennstoffzelle zu transportieren. Für die sichere Verbindung aller Ventile sorgen gebogene Edelstahlrohre im Zusammenspiel mit unserem VOSS Lok40 Anbindungssystem. Die Druckregulation erfolgt mithilfe von Absperrventilen und einer Druckregeleinheit mit Sensoren. Rückschlagventile ermöglichen den kontrollierten Fluss in Richtung Brennstoffzelle und Mittel- und Niederdruckleitungen transportieren den H2 letztlich zum Brennstoffzellenstack. Dort angekommen geht der Wasserstoff die Reaktion mit dem zugeführten Sauerstoff ein. Mit der damit erzeugten elektrischen Energie kann das Fahrzeug schließlich losfahren. Die aufkommenden Abfallprodukte, wie beispielsweise Wasser und Stickstoff, entweichen über Purge- und Drain-Ventile. Zum Produktprogramm von VOSS gehören darüber hinaus spezielle Purge und Drain Leitungen, welche sich aus dem Stecksystem 246NX in Kombination mit einer stoffschlüssigen Verbindung zum Kunststoffrohr zusammensetzen. In Abhängigkeit der Spezifikationen des Kunden kann diese Leitung zudem elektrisch beheizt werden, um die Purge und Drain Funktion jederzeit unabhängig der Temperatur zu gewährleisten. Die Temperaturregelung der Brennstoffzelle erfolgt über das Thermomanagement, wofür VOSS einbaufertige Leitungen und Ventile zum Transport und zur Verteilung des Kühlwassers liefert.
Systemlösungsansatz in der Automobilindustrie
Für den Übergang von Speicher- zu Gesamtsystem nutzen wir unseren metallisch dichtenden Evergreen – das VOSS Lok40 Verbindungssystem. Geeignet für alle Druckbereiche und den Transport gas- und flüssigförmiger Stoffe, schafft es die hochdichte Verbindung, die für den Umgang notwendig ist. Dafür sorgen primär die Kombination aus Rohrkontur und Verschraubungsstutzen sowie die hohe Montagesicherheit. Die genutzten Ventile stammen von unserem Partner HypTec und bilden mithilfe aufeinander abgestimmter Konturen die perfekte Synergie mit der VOSS Lok40.
Neben dem Hochdruckbereich mit dem Verbindungssystem VOSS Lok40 arbeitet VOSS in den Mittel- und Niederdruckbereichen als auch dem Thermomanagement mit verschiedenen Stecksystemen. Diese sind speziell für den jeweiligen Anwendungsfall konzipiert. Für den Mittel- und Niederdruckbereich wird das Stecksystem 246DS mit einer Doppeldichtung am Stecker und einem zusätzlichen O-Ring am Dornprofil in Verbindung mit Multilayer Kunststoffrohren eingesetzt. Die Stecksysteme 270DL und 271DL eignen sich insbesondere beim Einsatz für die Kühlung der Pufferbatterie. Die Systeme wurden speziell für enge Bauräume konzipiert und verfügen trotz ihrer Kompaktheit über eine Double Lock Funktion. Für Thermomanagement Anforderungen mit größeren Durchflussmengen setzt VOSS auf das bekannte Stecksystem 246NX. Somit entsteht eine lieferbare Komplettlösung.
Gerade im Wasserstoff-Sektor steht VOSS für den Systemgedanken und dem Ziel der Standardisierung und Industrialisierung von Systemen, um diese zu einer Marktreife zu bringen. Unsere Kompetenzen liegen in der Entwicklung und Produktion von kundenspezifischen Systemlösungen für mobile sowie stationäre Anwendungen. Dabei bedienen wir das gesamte Spektrum entlang der Wertschöpfungskette des Wasserstoffs: Angefangen bei der Herstellung des Wasserstoffs, wie z.B. der Elektrolyse, über die Speicherung und den Transport des Wasserstoffs bis hin zur Verteilung des Wasserstoffs an den Endanwender. Dazu gehört auch die Brennstoffzelle selbst, in der das Thermomanagement ein wichtiges Anwendungsfeld darstellt. VOSS konzipiert auf kundenindividuelle Anforderungen zugeschnittene Lösungen: Verschlüsse, einbaufertige Leitungen, Rückschlag-, Behälter-, Druckregel- und Absperrventile (unter anderem), Sensoren, Tank Bosse u.v.m. So profitieren Kunden und Anwender von der Systemkompetenz der gesamten VOSS Gruppe.
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