Ballard Technology Solutions


Published on

Ballard Power Systems’ Technology Solutions provides a high-value way for companies to accelerate their fuel cell development efforts.

Published in: Technology, Business
  • Be the first to comment

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ballard Technology Solutions

  1. 1. Page 1 Commercial Confidential Technology Solutions
  2. 2. Page 2 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Ballard Power Systems • Ballard is the global leader in clean energy proton exchange  membrane (“PEM”) fuel cell products and services … design,  manufacturing & deployment   o Telecom Backup Power  2,700+ systems … 11MW’s of power o Material Handling  6,000 stacks … 100M hours of runtime o Technology Solutions C$60‐100M contract with Volkswagen o IP Licensing  power module assembly for buses in China • 400 employees o HQ in Vancouver, Canada o Product Engineering in Vancouver, Bend, Oregon & Denmark o Manufacturing in Vancouver & Mexico Ballard HQ facility – Vancouver, B.C., Canada Key Customers
  3. 3. Page 3 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Corporate Transformation 2007 2009 2015 The future builds on commercial  and development stage markets  and Engineering services for a  wider range of industries and  partners, including automotive  Considerable fuel cell R & D effort  focused on automotive requirements • Extensive development of PEM  fuel cell intellectual property (IP) • Leading fundamental ‘know‐how’  acquired in key areas: fuel cell  stack operation; system  integration; as well as fuel  processing Clean energy fuel cell products  enabling optimized power  products for a range of  commercial applications • Shift of strategic focus to fuel  cell products for commercial  applications • Corporate cost base re‐set • Telecom Backup Power • Material Handling Development Stage Products Power Products Technology Solutions • Engineering Services • IP Licensing
  4. 4. Page 4 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Ballard Competitive Advantage   • Sustainable leadership position in  technology & product development • Long history with automotive industry o 4 major automotive development programs  o Supplier to more than 10 small automotive fleets • Significant R&D work over past 15 years o $1B+ investment in development • Extensive patents portfolio and license rights to patents  owned by Daimler, Ford & IdaTech • Strategic partnership with UTC enables joint exploration  of IP licensing & Technology Solutions opportunities o UTC maintains ongoing commitment to fuel cells through the alliance and  receives a portion of licensing revenue
  5. 5. Page 5 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Business Overview • Meet the power needs of  customers through delivery of  high value, clean energy  products that reduce  customer costs and risks Power  Products • Help customers solve difficult  technical and business  challenges in their fuel cell  and electrolyzer programs Technology  Solutions • Telecom Backup Power • Material Handling • Bus • Distributed Generation • Automotive • Non‐automotive o Aerospace o Military o Railway Mandate Markets
  6. 6. Page 6 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Fuel Cell  Stacks • 500W‐2kW • Up to 8k hrs • 2‐8kW • Up to 30k hrs • 4‐20kW • Up to 12k hrs • 100kW • > 10k hrs Fuel Cell  Modules Complete  Fuel Cell  Systems Ballard Fuel Cell Product Portfolio • 75‐150kW • Up to 20k hours • Multi‐MW power • 2kW & 5kW  • Direct  hydrogen • Indoor (rack‐ mountable) &  outdoor use • 2.5kW & 5kW  • Methanol fuelled • Outdoor use • 100 kW • Up to 20k hours
  7. 7. Page 7 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Ballard Fuel Cell Products in the Field Thousands of installed telecom systems +50 fuel cell buses operating Thousands of fork lift trucks operating +300 fuel cell cars operating Smarter Solutions for a Clean Energy Future                        Ballard Confidential Information 7
  8. 8. Page 8 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Experienced Automotive Fuel Cell Supplier • Ballard has supplied >500 fuel cell products and 1,000s of engineering hours  providing Technology Solutions to 8 of the top automotive companies 
  9. 9. Page 9 Commercial Confidential Technology Solutions
  10. 10. Page 10 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Scope of Technology Solutions Customized Engineering Services solutions offered for all stages of development: Reference Systems Applications Engineering Predictive Simulation & Modeling Fuel Cell Testing Services and Test Stations Product Development Failure Diagnosis and Analysis Prototype Manufacturing EARLY TECHNOLOGY EXPLORATION MATURE PROGRAMS Licensing & Technology Transfer ADVANCED DEVELOPMENT • High‐value Engineering Services for accelerating fuel cell development programs o Pathway for aligning fuel cell product development with Ballard’s technologies o Problem solving through leveraging Ballard’s broad technical expertise o Avenue for exploring Ballard’s extensive patent portfolio for licensing • Driving long‐term product opportunities
  11. 11. Page 11 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Early Technology Exploration Reference Systems Engineering and Integration
  12. 12. Page 12 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Engineering Reference Systems • Reference systems accelerate system integration and development o Includes fuel cell engine with key BOP components o Suitable for hybridization with capacitor and/or battery Humidification Coolant Flow and  Temperature Control Hydrogen Recirculation Air Supply Controls Stack
  13. 13. Page 13 Commercial ConfidentialCommercial Confidential System Engineering and Integration  • Support systems development, stack  integration and operating assessments  o Supported OEMs to develop over 50 different FC products • Guidance for product selection and system  design through remote and on‐site support • Evaluating tradeoffs at stack/system‐level • Troubleshooting during design process • Material and component selection & sourcing • Codes, standards & certification • Evaluating tradeoffs at stack/system‐level • Troubleshooting during design process • Material and component selection & sourcing • Codes, standards & certification Applications, service and systems engineers with expertise  in:
  14. 14. Page 14 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Advanced Development Product Development Fuel Cell Testing Services Test Stations
  15. 15. Page 15 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Product Development Bi‐polar  plate design CCM Development Fluid & Thermal Models • Product design & research of components,  fuel cell stacks and complete systems • Ability to combine membrane, catalyst and  ionomers from various suppliers o Work with existing supply chain to bring the right materials  together from multiple suppliers • Stack and system modeling & design • Component design & prototyping services • Membrane electrode assembly (MEA) design & manufacturing • Catalyst coated membrane (CCM) design & manufacturing • Single electrode design & manufacturing • Design for manufacturing • Stack and system modeling & design • Component design & prototyping services • Membrane electrode assembly (MEA) design & manufacturing • Catalyst coated membrane (CCM) design & manufacturing • Single electrode design & manufacturing • Design for manufacturing Services for fuel cell product development
  16. 16. Page 16 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Fuel Cell Stack Development • > 10 application‐specific stack designs • Stack development experience for a  range of applications: o Several watts to multi‐MW o Stationary and Motive applications o Pure hydrogen and reformate fuel stacks • Testing and design experience from existing platforms • Models for design optimizations – performance, fluid,  thermal, structural, durability • Ex‐situ testing techniques for characterization • Integrate prototype or product‐ready components • Design for manufacturing • Testing and design experience from existing platforms • Models for design optimizations – performance, fluid,  thermal, structural, durability • Ex‐situ testing techniques for characterization • Integrate prototype or product‐ready components • Design for manufacturing Delivering custom stack solutions
  17. 17. Page 17 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Control System Development  • Experience with controls development o System products have integrated controls • Off‐the‐shelf embedded controller • Custom board design o Software development completed internally • Test station controls and data acquisition are  done in‐house o LabView‐based control software • Interface to other systems and controllers, including CAN‐ bus, serial • Process tuning & optimization • Control algorithm specification and implementation • Stationary and motive applications • Interface to other systems and controllers, including CAN‐ bus, serial • Process tuning & optimization • Control algorithm specification and implementation • Stationary and motive applications Systems and controls engineers have expertise in:
  18. 18. Page 18 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Fuel Cell Testing • State‐of‐the‐art fuel cell testing facility o Collect 400,000+ hours annually  o 24/7 operation, simulate real duty cycles   o Test station capacity < 100 W to 333 kW • 60+ automated test stations and specialized  test tools o Environmental: 10 temperature and humidity chambers o Stack diagnostics: Current mapping, reference electrodes, water  management, freeze protocols, SEM o Accelerated stress tests (AST): Membrane durability, cell reversal  tolerance, voltage cycling, start‐up/shutdown, ice tolerance Current Map Test Facility• Component‐, stack‐ and system‐level testing • Standard and accelerated testing methods • Custom diagnostic tests • Component‐, stack‐ and system‐level testing • Standard and accelerated testing methods • Custom diagnostic tests Develop and execute custom testing programs
  19. 19. Page 19 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Test Stations and Customer Facilities • Expertise in facilities and test equipment  design and supply o Clean rooms, test labs, production facilities o Standard and custom testing equipment • Equipment and services are supplied to  customers such as VW, AFCC, Daimler Ballard Test Stand with Cold Chamber Ballard Clean Room  Clean Room Humidity Control • Test stations from multiple watts to megawatts • Automated testing features – dynamic drive cycling,  custom performance/durability test protocols • Test stations from multiple watts to megawatts • Automated testing features – dynamic drive cycling,  custom performance/durability test protocols Custom test stations • Hydrogen infrastructure and safety • Lab and test facility layout and design • Fuel cell system assembly and plant layout • Hydrogen infrastructure and safety • Lab and test facility layout and design • Fuel cell system assembly and plant layout Facility consultation services
  20. 20. Page 20 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Mature Programs Prototype Manufacturing Licensing
  21. 21. Page 21 Commercial ConfidentialCommercial Confidential State‐of‐the‐Art Manufacturing • High volume manufacturing and prototyping equipment o Robotics, liquid injection molding and roll‐to‐roll processing o Proven yields in excess of 99% o SPC run charts Full traceability on raw materials • For key customers Ballard offers custom development, including: o Framed, sealed or unframed MEAs o CCM (various configurations and applications) o Reference electrodes o Engineering support and failure analysis for integration • Develop custom components to customer specifications or provide off‐ the‐shelf components o Leverage Ballard or customer component technology o Collaborate on component development and bring advanced technology to the table o Ability to combine various membrane, catalyst and ionomers Framed MEA & plate Catalyst Layer Coating Stack Assembly MEA Assembly •Membrane coating •Catalyst ink mixing & composition to meet specifications •MEA framing and liquid injection sealing •Plate sealing •Membrane coating •Catalyst ink mixing & composition to meet specifications •MEA framing and liquid injection sealing •Plate sealing Internal fabrication of custom components
  22. 22. Page 22 Commercial ConfidentialCommercial Confidential 590 246 132 160 196 95 106 175 Fuel Cell System Fuel Reforming Balance of Plant Fuel Cell Stack Plates Electrodes MEA & Sealing Catalyst & Membrane Patent Portfolio & Know‐How Key technology advancements • Unique system control strategies for  start/stop and voltage clipping • Continuous innovations related to  flow field plate with flow guide • Component technologies enabling  low RH, low catalyst loaded MEAs • Advanced sealing designs for  extended lifetime operation • ‘Freeze’ technology, enabling rapid  start‐up at low temperature • Unique water management,  eliminates need for humidifiers and  enables 5,000+ operational hours • Ballard’s IP portfolio consists of ~200 patents/applications with access to ~1,500  patents/applications o System, stack, and component‐level design o Membrane, electrode, catalyst and materials o System and stack operation and control Trade secrets and know‐how are  centered on predictive design methods,  accelerated test methods, CCM and  MEA manufacturing processes SYSTEM STACK COMPONENTS & MATERIALS Ballard Patents and Accessible Patent Portfolio
  23. 23. Page 23 Commercial ConfidentialCommercial Confidential Summary • Ballard has a long history of leadership in fuel cell stack  development and supply • Technology Solutions offers a cooperative model to partners  for accelerating fuel cell development programs and builds the  foundation for long term partnerships • Component prototyping and high volume production leverage  existing manufacturing infrastructure  • Our technology development activities position us well to work  with partners to jointly develop products for all applications