Ensaio de células de combustível
No ensaio de células de combustível é importante a caracterização dos materiais e componentes para garantir a longo prazo a eficiência, o desempenho e o ciclo de vida em fadiga de células de combustível de hidrogênio. Quanto à estimativa do ciclo de vida em fadiga/ao controle da qualidade, as modificações das características no decorrer do tempo - assim como durante a montagem - são os aspectos de ensaio relevantes. Tanto a preparação das amostras, as formas das amostras quanto a sequência de ensaio são definidas em conformidade com as normas ou requisitos de clientes individuais.
Ensaio em componentes de células de combustível Ensaios no processo de montagem Produtos adequados
O que é uma célula de combustível?
Células de combustível transformam energia química de hidrogênio gasoso em eletricidade, água e calor. Elas dessa forma fornecem a energia para sistemas de produtos eletrônicos - como por ex. veículos automotores - ou também usinas elétricas estacionárias. Em comparação com tecnologias convencionais utilizadas no setor energético ou na indústria automotiva, as células de combustível possuem grau de eficiência significativamente maior, são livres de emissões e muito silenciosas.
Células de combustível são subdivididas em diferentes categorias baseadas nos eletrólitos e elétrodos utilizados. Entre elas, as células de combustível de membrana de eletrólito de polímero (PEMFC) são as mais promissoras especialmente para a indústria automotiva (veículos utilitários médios e pesados). Já as células a combustível de óxido sólido (SOFC) são principalmente utilizadas no armazenamento estacionário de energia.
Os objetivos prioritários na pesquisa e desenvolvimento de células de combustível incluem os temas de eficiência de custos, aumento do desempenho e prolongação do ciclo de vida em fadiga.
Uma célula de combustível de membrana de eletrólito de polímero (PEMFC) é constituída por um conjunto elétrodo-membrana-elétrodo (MEA), o qual abrange uma membrana de eletrólito de polímero (PEM), camadas de catalisador (CLs), camadas de difusão gasosa (GDLs), placas bipolares e vedações.
Ensaio de componentes de células de combustível
As propriedades mecânicas são importantes para cada um dos componentes no sistema de célula de combustível. No ensaio de células de combustível os seguintes componentes estão em foco:
- Membrana de eletrólito de polímero (PEM),
- camadas de difusão gasosa (GDL),
- placas bipolares e vedações.
A ZwickRoell oferece soluções como por ex. ensaio de tração e ensaio de fluência / ensaio creep com e/ou sem diferentes meios, ensaio de aderência, ensaio de flexão de 3 pontos e ensaio de rasgamento.
Ensaio de componentes de células de combustível sob carga mecânica
O desenvolvimento de propriedades mecânicas de componentes, componentes combinados ou de toda a célula de combustível após a montagem é decisivo para a compreensão do desempenho da célula em condições operacionais reais. A ZwickRoell oferece soluções para o ensaio de células de combustível as quais facilitam para os clientes a compreensão da influência da pressão de montagem sobre a modificação das características mecânicas (espessura, características elétricas e permeabilidade de ar) dos componentes da célula de combustível.
Caracterização multifuncional, eficiente e precisa de camadas de difusão de gás
Ao ensaiar camadas de difusão de gás, é importante caracterizar o material para garantir sua eficiência, desempenho e vida útil a longo prazo. O comportamento de deformação sob pressão (TUC), a condutividade (RUC) e a permeabilidade (PUC) em função da pressão são de importância crucial para a pesquisa e o desenvolvimento, bem como para a garantia de qualidade.
A ZwickRoell desenvolveu para esse fim o Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA). Com o auxílio de três medidores de deslocamento linear de alta precisão e uma unidade de nivelamento, a pressão pode ser aplicada com precisão a uma área da camada de difusão de gás. Isso permite a exata medição da variação da espessura
do eletrodo em condições de compressão realistas. Ao mesmo tempo, a resistência elétrica é medida por meio de placas de pressão banhadas a ouro e a permeabilidade por meio do gás introduzido, o que permite uma avaliação dependendo da pressão.
Todas as sequências de ensaio necessárias já estão predefinidas como padrão no software de ensaio testXpert. Eles podem ser personalizados de acordo com as necessidades individuais. Graças ao controle, à aquisição de dados e à visualização dos sensores conectados por meio do testXpert, todos os ensaios podem ser exibidos de forma transparente e rastreados sem problemas.
Vantagens do Multifunctional Cell Component Analyzer:
- O sistema 3 em 1 permite a medição eficiente e altamente precisa de TUC, RUC e PUC em uma única etapa de ensaio
- Todas as sequências de ensaio necessárias já estão predefinidas no software testXpert. O ensaio só precisa ser iniciado com um clique.
- Confiabilidade de planejamento graças à modularidade e à capacidade de adaptação
- Transparência irrestrita e rastreabilidade completa
Ensaio de células de combustível no processo de montagem
A montagem é um processo complexo. A atuação conjunta da força de montagem e da temperatura de trabalho leva à distribuição desigual da tensão entre os componentes, o que causa um determinado grau de deformação. Processos de montagem de baixa eficiência e exatidão aumentam os custos de fabricação.
A utilização de máquinas da ZwickRoell para ensaio de células de combustível ajuda a
- otimizar o processo de montagem
- compreender as influências da atuação conjunta das forças de montagem e de outros estresses
- adaptar dinamicamente os estresses da montagem
- adaptar a automação da montagem
