在“AutostackIndustrie”項目中，五家OEM和多家供應商正在共同努力，以期將燃料電池車的核心組件——電堆制造中的關鍵技術帶入成熟的工業化水平。

該項目將持續到2021年底，其重點是突破電堆制造的高速流程。挑戰是巨大的，但初步的合作努力是積極的。

除了FC單元外，燃料電池(FC)車輛的驅動系統還包括一個電池，以補償系統的反應時間，提高車輛的加速效率，一個電動引擎、變速器以及一個氫燃料罐。在這方面，FC系統的復雜性和部件數量與內燃機類似。關鍵組件是FC電堆。相比之下，從過程工程的角度來看，這與組裝一個基本的引擎有很大的不同。根據容量的不同，除了裝配部件、端板和系統接口外，僅電堆部分就由多達400個單獨的部件(單元)組成。最重要的是用于車輛中電堆操作的系統技術。安德烈·馬丁(AndréMartin)說：“與純電動汽車相比，燃料電池車上有更多的組件，因為‘充電極’已與汽車融為一體，電能是在旅途中按需產生的?！?/p>

項目的所有者正與烏爾姆研究所(UlmResearchInstituteZSW)的路德維格?喬里松(LudwigJorisson)合作協調AutostackIndustrie項目。該項目由德國聯邦交通和數字基礎設施部(BMVI)在國家氫燃料電池技術創新計劃(NIP)資助，金額為3000萬歐元，由NOWGmbH公司協調。其目標是將燃料電池電堆制造的關鍵技術達到工業成熟級別。除了ZSW之外，四家原始設備制造商(OEM)，寶馬、戴姆勒、福特和大眾以及眾多的供應商也參加了此項目。奧迪最近也加入了大眾公司，負責開發燃料電池(FC)品牌。

該項目從2017年開始，一直持續到2021年底，主要有三大主要目標：

1、汽車高性能技術：最高功率密度，包括更低的鉑金負載量，完整的項目成熟度，實現汽車目標成本

2、工業規模經濟的開發：聯合FC規范和系統接口，可擴展的FC輸出，通用技術平臺

3、大規模生產能力：關鍵流程的選擇和評估，達到汽車質量要求，每年10,000至30,000FC產能的燃料電池工廠規劃。

利用以前的項目

可以從以前的項目：AutoStack(2009-2012，歐盟項目，可行性研究)和AutoStackCore(2012-2017，歐盟項目，技術概念證明)的結果中受益。工業化是AutostackIndustrie的重點。

馬丁解釋說：“因此，有足夠的時間，就有可能通過開發和測試已經工業化的高速FC制造工藝，為大量車輛的生產做好準備，并能夠在適當的階段滿足未來的市場需求?！本唧w來說，這意味著在項目完成后的18到24個月內，擁有一個可轉換為工業規模的電堆產品制造流程。這與德國汽車制造商的計劃非常吻合，后者已宣布從2023年到2024年增加燃料電池(FC)汽車的數量。

關于分配的資源和項目的全面預算，馬丁估計大約三分之二分配給產品開發，包括解決規模問題，三分之一分配給生產開發環節。馬丁強調說：“我們試圖將電堆開發中的所有要點集中在一個項目中。”他明確表示：“這與研發無關，而是與產品和制造流程有關?！?/p>

項目伙伴之間的密切合作尤其重要。協調員解釋說：“在開發過程中，主要環節的專家在一起工作是極其重要的。”在該項目中，有一個主要的接觸合作伙伴負責每個主要組件——膜電極組件(MEA)，雙極板，氣體擴散層(GDL)和催化劑。此外，這些負責人承擔質量管理、規范和制造開發的角色。

這次合作的初步結果很有希望。它允許原始設備制造商(OEM)就相關接口的規范和基本系統描述達成一致?！斑@是一項新的、獨特的協議”，馬丁強調說——另一方面，這是基于相互信任的多年合作的結果。到2020年3月底，電堆開發的第一個階段—“演化1”—將完成，并將評估達到的水平。

到2021年，將分兩個階段制造大約60個FC。它們將由參與的OEM、ZSW和其他項目合作伙伴進行測試。根據測試目標，將使用不同規格的電堆?！斑@對我們來說是至關重要的，我們要進入第二個開發階段，采用穩健的設計方法，”馬丁強調說，“以便在項目結束時達到足夠的成熟度。”

長期耐久性的挑戰

在產品成熟之前，肯定有一些挑戰需要克服。這些包括長期耐久性。根據馬丁的說法，還沒有完全達到目標。在6000個工作小時的燃料電池車輛的預期生命周期內，允許降低10%?；旧希る姌O(MEA)會受到降解的影響。然而，其他組成部分和運作模式也會有影響。對于后者，主要是所謂的壓力源，如溫度、壓力、濕度等在動態負荷變化中產生的影響。馬丁認為，這些參數可以調整以緩解耐久性的流失，但是優化參數的開發過程非常耗時。

一個重要的杠桿也是各主要部件的順利配合。馬丁強調：“只有結合，我們才能得到我們想要的結果。模型分析和驗證測試在選擇主要組件方面起著重要作用。為了做出最佳選擇，有很多相互依賴的因素需要考慮，”項目協調員說。在降低鉑金的問題上，我們走在正確的道路上。與之前的模型相比，陽極的鉑負載可以降低。重要的是，根據目前的計算，在達到當今的充電水平和功率密度的前提下，可以實現并達到汽車目標成本(在批量生產約30,000個電堆的情境下)。

另一個要完成的任務是大量減少電堆啟動操作所需的時間。在這一過程中，電堆的電化學成分被激活。調試時間必須從幾小時縮短到幾分鐘，使調試與批量生產的流程順序相適應。為了開發出合適的程序，需要進行大量的測試。馬丁強調說，這個例子非常清楚地說明了產品開發和制造流程的開發是多么緊密地交織在一起。

盡管如此，燃料電池(FC)專家認為，德國FC技術的技術發展水平與中國、韓國、日本、美國等重點競爭地區相當，同時也不該忘記一些國家在工業化方面具有的優勢。在材料和零部件領域，德國供應商是全球領先的技術供應商之一。而動力鋰電池的情況并非如此，鋰電池的主要供應商在亞洲。因此，Autostack產業化項目的成功，對于燃料電池汽車的工業化生產無疑具有重要意義。NOWGmbH