ZSW Ulm 在燃料電池及電池研究方面信賴 ZwickRoell
個案探討
- 客戶： 位於烏爾姆的太陽能與氫能研究中心（ZSW）
- 地點：德國烏爾姆（Ulm）
- 產業： 能量
- 主題： 位於烏爾姆的 ZSW 測試燃料電池和相關電池材料
於烏爾姆 ZSW 中的 HyFaB
非營利基金會巴登符騰堡邦太陽能與氫能研究中心（ZSW）成立於 1988 年，在德國斯圖加特和烏爾姆都設有據點。 目標：加速將再生能源和電化學能源轉換領域的基礎研究成果轉化為市場應用，並轉移至產業界。
ZSW 目前是德國領先的研究機構之一，在斯圖加特和烏爾姆擁有約 350 名員工和 100 多名學生。 ZSW 的研究以商業為導向，側重於永續能源技術領域方面，包括風能、太陽能、電池、氫能、燃料電池和政策諮詢。 氫能與燃料電池研究工廠（HyFaB）專注於燃料電池製造技術、燃料電池和元件測試，而電池研究中心（eLaB）則專注於鋰和後鋰技術，兩者都位於德國烏爾姆。
HyFaB 結合科學與產業，推動燃料電池的工業生產。「我們的研究範圍從材料和組件開發到系統整合、驗證和回收過程。我們專注於功率高達 150 千瓦的 PEM 燃料電池堆，自 2001 年以來一直運營我們領先的歐洲測試中心，擁有近 50 個功率高達 250 千瓦的全自動測試台。」ZSW 董事會成員兼電化學能源技術部門主管 Markus Hölzle 教授表示。此外，加氫站也在烏爾姆接受檢查，氫試樣則在專為此設立的 HyLaB 氫氣品質實驗室進行分析。
任務
HyFaB 對燃料電池材料進行機械、電氣和熱測試
在烏爾姆的氫能與燃料電池研究工廠（HyFaB），ZwickRoell 試驗機主要用於燃料電池材料的機械、電氣和熱能測試。包括穿透面（TP）和面內（IP）方面特性的分析。 有時也會為此目的進行壓力、壓縮、拉伸、彎曲和剪切測試。 例如，在生產研究（ECP）領域中，測試蓄電池活性材料塗層在銅箔和鋁箔上的附著力。
由於氣體擴散層特別薄（約 200 µm）且可高度壓縮（在操作點可達百分之 50），因此在進行測試時會遇到許多困難：
必須非常精確地測量路徑，最好在微米範圍內。此外，具有燃料電池中典型電流和熱流的薄 GDL 層僅產生很小的電位或溫度差。 測試燃料電池材料也需要特殊的測試條件： 測量溫度必須在 80 °C 左右（最高可達 160 °C）且有時在相對濕度高達 100% 下進行。
ZwickRoell 解決方案
ZSW Ulm：ZwickRoell AllroundLine 和 zwickiLine 試驗機正在運行當中
ZSW 和 ZwickRoell 在燃料電池材料特性方面的合作始於購買 5 kN 試驗力範圍的 AllroundLine（Z005），而後又購置了溫箱和用於位移測量的 videoXtens。此外，還採購一台負載範圍為 10 kN（Z010）的 AllroundLine 和一台負載範圍為 50 kN（Z050）的 AllroundLine，兩者皆有兩個測試區域。ZwickRoell 開發的 GDL 測量裝置適用於 Z050 試驗機的單測試區域。
兩台試驗力範圍為 5 kN 的 zwickiLine 試驗機都用於測試電池材料。其中一台試驗機包含用於測試塗層與載體箔附著力的裝置。ZSW 打算未來與該試驗機製造商持續合作。「ZwickRoell 以其可靠的解決方案和高測量準確度與卓越的客戶服務著稱。對我們來說另一個優勢是彼此的距離也相當近。ZwickRoell 專注於在我們這領域進一步開發他們的解決方案，這也使我們受益。」Hölzle 說道
「ZwickRoell 對進一步開發材料測試方法相當感興趣，該方法使其從其他試驗機製造商中脫穎而出，並標誌了 ZwickRoell 其獨特的地位。 從我們的角度來看，這顯示了透過相互合作持續發展的巨大潛力。
ZSW 董事會成員兼電化學能源技術部門主管 Markus Hölzle 教授
烏爾姆 ZSW 中的 ZwickRoell 試驗機
