Badanie ogniw paliwowych
Podczas badania ogniw paliwowych ważna jest charakterystyka materiałów i komponentów, aby zapewnić długoterminową efektywność, wydajność i żywotność wodorowych ogniw paliwowych. Jeśli chodzi o szacowanie żywotności/kontrolę jakości, zmiany właściwości w czasie – a także podczas montażu – są kluczowymi aspektami badań. Zarówno przygotowanie próbki, kształt próbki, jak i procedura badania ustalane są według norm lub indywidualnych wymagań klienta.
Badanie elementów ogniw paliwowych Badania w procesie montażu Pasujące produkty
Co to jest ogniwo paliwowe?
Ogniwa paliwowe przekształcają energię chemiczną z gazowego wodoru w energię elektryczną, wodę i ciepło. Dostarczają energię do systemów produktów elektronicznych – takich jak pojazdy silnikowe – lub elektrowni stacjonarnych. W porównaniu do konwencjonalnych technologii stosowanych w energetyce czy motoryzacji, ogniwa paliwowe charakteryzują się znacznie wyższą wydajnością, są bezemisyjne i bardzo ciche.
Ogniwa paliwowe dzielą się na różne kategorie w zależności od zastosowanych elektrolitów i elektrod. Wśród nich najbardziej obiecujące są ogniwa paliwowe z membraną polimerowo-elektrolitową (PEMFC), szczególnie dla przemysłu motoryzacyjnego (pojazdy średnie i ciężkie). Z kolei ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC) są wykorzystywane głównie w stacjonarnych magazynach energii.
Główne cele badawczo-rozwojowe dotyczące ogniw paliwowych obejmują efektywność kosztową, zwiększoną wydajność i dłuższą żywotność.
Ogniwo paliwowe z membraną polimerowo-elektrolitową (PEMFC) składa się z zespołu elektrod membranowych (MEA), który obejmuje membranę polimerowo-elektrolitową (PEM) , warstwy katalizatora (CL), warstwy dyfuzji gazu (GDL), płytki bipolarne i uszczelki.
Badanie elementów ogniw paliwowych
Właściwości mechaniczne są ważne dla każdego elementu układu ogniw paliwowych. Podczas badania ogniw paliwowych skupiamy się na następujących elementach:
- Polimerowa membrana elektrolitowa (PEM),
- Warstwy dyfuzyjne gazu (GDL),
- Płytki bipolarne i uszczelki.
ZwickRoell oferuje rozwiązania takie jak np. próba rozciągania i próba pełzania / próba kruchego pękania z różnymi mediami lub bez, próba przyczepności, próba 3-punktowego zginania i próba rozdzierania.
Badanie elementów ogniw paliwowych pod wpływem naprężeń mechanicznych
Rozwój właściwości mechanicznych komponentów, połączonych komponentów lub całego ogniwa paliwowego po złożeniu ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia działania ogniwa w rzeczywistych warunkach pracy. ZwickRoell oferuje rozwiązania do badania ogniw paliwowych, które ułatwiają klientom zrozumienie wpływu ciśnienia montażowego na zmianę właściwości mechanicznych (grubość, właściwości elektryczne i przepuszczalność powietrza) elementów ogniwa paliwowego.
Wielofunkcyjna, wydajna i precyzyjna charakterystyka warstw dyfuzyjnych gazu
Podczas badania warstw dyfuzyjnych gazu charakterystyka materiału jest ważna, aby zapewnić ich długoterminową efektywność, wydajność i żywotność. Zachowanie odkształcenia pod ciśnieniem (TUC), przewodność (RUC) przepuszczalność (PUC) w zależności od ciśnienia mają kluczowe znaczenie dla badań i rozwoju, a także dla zapewnienia jakości.
W tym celu firma ZwickRoell opracowała Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA) . Za pomocą trzech bardzo dokładnych liczników liniowych i jednostki poziomującej można precyzyjnie przyłożyć ciśnienie do jednego obszaru warstwy dyfuzyjnej gazu. To umożliwia dokładny pomiar zmiany grubości
w realistycznych warunkach ciśnienia. Jednocześnie mierzony jest opór elektryczny za pomocą pozłacanych płytek ściskających i przepuszczalność wprowadzonego gazu, co pozwala na ocenę w zależności od ciśnienia.
W oprogramowaniu badawczym testXpert są określone wszystkie niezbędne procedury badawcze. Można je dostosować do indywidualnych wymagań. Kontrolując, gromadząc dane i wizualizując podłączone czujniki za pomocą testXpert, wszystkie badania mogą być wyświetlane w sposób przejrzysty i płynnie śledzone.
Zalety Multifunctional Cell Component Analyzer:
- System 3 w 1 umożliwia wydajny i bardzo precyzyjny pomiar TUC, RUC i PUC w jednym kroku badawczym
- Wszystkie niezbędne procedury badawcze są już określone w oprogramowaniu testXpert. Badanie wystarczy rozpocząć jednym kliknięciem.
- Bezpieczeństwo planowania dzięki modułowości i możliwości modernizacji
- Nieograniczona przejrzystość i pełna identyfikowalność
Badanie ogniw paliwowych w procesie montażu
Montaż to złożony proces. Współdziałanie siły montażu i temperatury pracy powoduje nierównomierny rozkład naprężeń pomiędzy elementami, co prowadzi do pewnego stopnia odkształcenia. Procesy montażowe o niskiej wydajności i dokładności prowadzą do wzrostu kosztów produkcji.
Pomocne jest wykorzystanie maszyn ZwickRoell do badania ogniw paliwowych
- w celu optymalizacji procesu montażu
- zrozumieniu wpływów interakcji sił montażowych i innych naprężeń
- dynamicznego dostosowania obciążenia montażowego
- dostosowania automatyzacji montażu
