Ensayo de pilas de combustible
En el ensayo de pilas de combustible, la caracterización de los materiales y componentes es importante para garantizar la eficiencia, el rendimiento y la vida útil de las pilas de combustible de hidrógeno a largo plazo. En términos de estimación de la vida útil/control de calidad, los cambios en las propiedades a lo largo del tiempo y durante el montaje son los aspectos fundamentales en los ensayos. Tanto la preparación como la forma de las probetas y la secuencia de los ensayos se determinan de acuerdo con las normas o los requisitos individuales de los clientes.
Ensayos en componentes de pilas de combustible Ensayos en el proceso de montaje Productos adecuados
¿Qué es una pila de combustible?
Las pilas de combustible transforman la energía química del hidrógeno en electricidad en forma de corriente, agua y calor. Proporcionan la energía para sistemas de productos electrónicos -como vehículos de motor- o incluso centrales eléctricas estacionarias. En comparación con las tecnologías convencionales utilizadas en la industria energética o automovilística, las pilas de combustible tienen un rendimiento significativamente mayor, no producen emisiones y son muy silenciosas.
Las pilas de combustible se dividen en distintas categorías en función de los electrolitos y electrodos utilizados. Entre ellas, las pilas de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) son las más prometedoras, especialmente para el sector del automóvil (vehículos medianos y pesados). Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), en cambio, se utilizan principalmente en el almacenamiento estacionario de energía.
Los objetivos prioritarios de la investigación y el desarrollo de pilas de combustible son la rentabilidad, la mejora del rendimiento y la prolongación de la vida útil.
Una pila de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) consta de un conjunto de electrodos de membrana (MEA), que incluye una membrana de electrolito polimérico (PEM), capas catalizadoras (CL), capas de difusión de gas (GDL), placas bipolares y juntas.
Ensayo de componentes de pilas de combustible
Las propiedades mecánicas son relevantes para todos los componentes del sistema de pilas de combustible. El ensayo de pilas de combustible se centra en los siguientes componentes:
- Membrana electrolítica polimérica (PEM),
- Capas de difusión de gas (GDL),
- Placas bipolares y juntas.
ZwickRoell ofrece soluciones como el ensayo de tracción y ensayo de creep / ensayo de fluencia con o sin diferentes medios, ensayo de adherencia, ensayo de flexión en 3 puntos y ensayo de desgarro progresivo.
Ensayo de componentes de pilas de combustible bajo carga mecánica
El desarrollo de las propiedades mecánicas de componentes, elementos combinados o de la pila de combustible completa tras el montaje, es decisivo para comprender el rendimiento de la pila en condiciones reales de funcionamiento. ZwickRoell ofrece soluciones de ensayo de pilas de combustible para ayudar a los clientes a comprender el efecto de la presión de montaje en el cambio de las propiedades mecánicas (espesor, propiedades eléctricas y permeabilidad al aire) de los componentes de las pilas de combustible.
Caracterización multifuncional, eficiente y precisa de capas de difusión de gases
En el ensayo de capas de difusión de gases, la caracterización del material es importante para garantizar su eficiencia, rendimiento y vida útil a largo plazo. El comportamiento de deformación bajo presión (TUC), la conductividad (RUC) y la permeabilidad (PUC) en función de la presión es decisiva para la investigación y el desarrollo, así como para el control de calidad.
Para ello, ZwickRoell ha desarrollado el Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA). Con ayuda de tres medidores de desplazamiento lineal de alta precisión y una unidad de nivelación, se puede aplicar presión de forma precisa sobre una superficie de las capas de difusión. Esto permite medir con precisión la variación de espesor
bajo condiciones de presión realistas. Al mismo tiempo, se mide la resistencia eléctrica, a través de unos platos de compresión chapados en oro, y la permeabilidad, a través del gas introducido, lo que permite una evaluación en función de la presión.
El software de ensayo testXpert tiene todas las secuencias de ensayo necesarias predefinidas de serie que pueden personalizarse en función de las necesidades individuales. Gracias al control, la adquisición de datos y la visualización de los sensores conectados a través de testXpert, pueden mostrarse todos los ensayos con la máxima transparencia y trazabilidad.
Ventajas del «Multifunctional Cell Component Analyzer», analizador multifuncional de componentes celulares:
- El sistema 3 en 1 permite una medición eficaz y de máxima precisión de TUC, RUC y PUC en un solo paso de ensayo.
- Todas las secuencias de ensayo necesarias ya están predefinidas en el software testXpert. Tan solo debe iniciarse el ensayo con un clic.
- Planificación fiable gracias a la modularidad y las posibilidades de reequipamiento
- Transparencia sin límites y trazabilidad total
Ensayos de pilas de combustible en el proceso de montaje
El montaje es un proceso complejo. La interacción de la fuerza de montaje y la temperatura de trabajo da lugar a una distribución desigual de esfuerzos entre los componentes, lo que provoca cierto grado de deformación. Los procesos de ensamblaje de poca eficacia y precisión conllevan un aumento de los costes de fabricación.
El uso de máquinas de ensayos ZwickRoell para el ensayo de pilas de combustible ayuda
- a optimizar el proceso de montaje
- a comprender las influencias de la interacción de las fuerzas de montaje y otras tensiones
- a ajustar la carga de montaje de forma dinámica
- a adaptar la automatización del montaje
