Den avancerade bränslecellsteknologin spelar en viktig roll i Volvokoncernens mål att uppnå nettonollutsläpp av växthusgaser. En nyckelutmaning är att förbättra livslängden för bränsleceller – något som TechForH2:s doktorand, Gnana Lahari Kothala, undersöker genom sin forskning.
Som en del av övergången till ett fossilfritt transportsystem har TechForH2-partnern Volvo Group det ambitiösa målet att producera helt utsläppsfria produkter år 2040. Koncernen investerar kraftigt i teknologier som batterier, bränsleceller och vätgasförbränningsmotorer. En nyckel till en framgångsrik omställning är nära samarbete med akademin, till exempel genom partnerskap med industridoktorander.
Samtidigt som Volvokoncernen planerar för lågvolymkundtester av lastbilar med vätgasdrivna förbränningsmotorer år 2026, investeras också i bränslecellsteknik. Bränslecellsdrivna lastbilar erbjuder högre effektivitet, nollutsläpp och tystare drift än förbränningsmotordrivna lastbilar. Volvokoncernen började testa sina första lastbilar med bränslecellsteknik år 2022 och planerar även att inom ett par år starta kommersiella kundpiloter i lägre volym av första generationens bränslecellsdrivna lastbilar.
Livslängdsbegränsningar
År 2023 anslöt TechForH2-doktoranden Gnana Lahari Kothala till Volvo Group för att fokusera på bränslecellsteknik. En av utmaningarna i utvecklingen av den nya tekniken är kravet på livslängd. Olika komponenter inuti bränslecellerna, som membranet eller elektroderna, försämras över tid på grund av faktorer som hög spänning, hög temperatur eller avvikande luftfuktighet. Gnana Lahari Kothalas forskning fokuserar främst på att skapa realistiska accelererade stresstester (AST).
– Med tiden försämras bränslecellskomponenterna och effektivitet och prestanda reduceras, vilket i slutändan påverkar fordonets livslängd. Min forskning fokuserar på att utveckla realistiska AST:er som simulerar verkliga körförhållanden, inklusive variationer i belastning, temperatur och luftfuktighet. Testerna kommer att ge djupare insikter om nedbrytningsmekanismer, vilket bidrar till att förlänga livslängden för bränslecellskomponenter, säger Gnana Lahari Kothala.
En kritisk komponent i en bränslecell är katalysatorskiktet. Det används för att påskynda kemiska reaktioner som genererar elektricitet. Detta skikt innehåller platina, eftersom det är en effektiv katalysator för reaktioner som involverar väte och syre.
– Jag fokuserar i första hand på nedbrytningen av katalysatorskiktet i bränslecellen. På grund av faktorer som platinaoxidation och upplösning minskar antalet aktiva katalysatorer tillgängliga för reaktioner. Kolmaterialet som stöder platinakatalysatorn korroderar också med tiden, vilket försvagar strukturen och orsakar ytterligare effektivitetsförlust. Jag undersöker grundorsakerna till nedbrytning av katalysatorskikt under realistiska driftsförhållanden. En djupare förståelse för dessa mekanismer kommer att bana väg för att utveckla effektiva lösningar framåt, säger Gnana Lahari Kothala.
Samarbete genom forskargemenskap
I kompetenscentret TechForH2, ett samarbete mellan Chalmers, RISE och industrin, arbetar flera doktorander, däribland Gnana Lahari Kothala, med olika projekt relaterade till vätgas. Ett av forskningsområdena i centret kretsar helt kring bränsleceller.
– Vårt team fokuserar på olika aspekter av bränsleceller, vilket främjar insiktsfulla diskussioner och kunskapsdelning. Samarbetena fördjupar inte bara vår förståelse utan driver också innovation. Att vara en del av en grupp rik på expertis – både ur akademiskt och industriellt perspektiv – gynnar vår forskning och förståelse av vätgas, säger Gnana Lahari Kothala.
Mer info
- Centrumföreståndare, Mekanik och maritima vetenskaper