Wärmetauscher von der Fa. WELCON für Wasserstofftankstellen

Dieser wird benutzt, um den Wasserstoff, den Brennstoffzellenfahrzeuge tanken, zu kühlen. Ein Verfahren zur Erzeugung mikrofeiner Kanäle in Metallfolienstapeln ermöglicht es, Wärmetauscher bis auf ein Hundertstel der Größe herkömmlicher Typen zu verkleinern. Im Hinblick darauf, dass landesweit die Errichtung von Wasserstofftankstellen voranschreitet, ist es beabsichtigt, die Wärmetauscher dort verstärk zu vermarkten.

Die Wärmetauscher werden an den Wasserstofftankstellen dort eingesetzt, wo der Umfüllungsprozess in den Vorratsspeicher und in Fahrzeuge stattfindet. In den Wärmetauschern verlaufen unzählige von 50µm bis 1mm kleine Kanäle, Mikrokanäle genannt. Es gibt getrennte Strömungswege für Wasserstoff und für ein Kühlmittel, wie z.B. Kohlenstoffdioxid (CO₂). Im Mittelteil, wo sich beide kreuzen, findet die Kühlung des Wasserstoffs durch die Wärmeübertragung auf das Kühlmittel statt.

Bei den meisten Wärmetauschern führt eine Wasserstoffleitung durch einen mit Kühlmittel gefüllten großen Tank durch. Die Größe des neuen Produkts variiert je nach Kundenbedürfnissen. Aufgrund wesentlich verbesserter Kühlungseffizienz im Vergleich zu bisherigen Wärmetauschern ist eine Verkleinerung auf bis zu einem Hundertstel möglich.

WELCON verfügt über eine Technik, Metalle ohne zu schmelzen lückenlos miteinander zu verbinden, das sogenannte Diffusionsschweißen. Einzelne einige zehn Mikrometer dicke Metallfolien oder einige zehn Zentimeter dicke Metallplatten, welche mit Kanälen versehen sind, werden in einigen wenigen bis hin zu tausenden Schichten zusammengefügt, so dass ein Aufbau mit Hohlräumen von dreidimensionalen Mikrokanälen entsteht.

Das Diffusionsschweißen ist kein Schmelzschweißen, sondern ein Verfahren, bei dem durch das Pressen atomare Diffusion stattfindet und das Metall dadurch innig miteinander verbunden wird. Mit dem Verfahren ist eine Verarbeitung mit höherer Präzision als mit dem Schweißen oder Zerspanen möglich. Für Kühlkörper von Leistungshalbleitern wird bereits dieses Verfahren angewendet. „Die Japanese Society of Mechanical Engineers“ vergab im Jahr 2013 den “Excellent Product Award” für den “Mikrokanal-Wärmetauscher mit hoher Druckfestigkeit und hoher Effizienz”.

Die japanische Regierung setzt sich zum Ziel, eine Infrastruktur mit ca. 100 Wasserstofftankstellen bis zum Jahr 2015 aufzubauen, und über die Hälfte davon soll, so die Ambition von WELCON, den neuen Wärmetauscher enthalten.

URL von Fa. WELCOM: http://www.welcon.co.jp/
http://www.welcon.co.jp/news/2015/01/840/

Quelle: Nikkei Shinbun vom 23.01.2015