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Prüfung von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen wandeln einen gasförmigen Brennstoff mit Hilfe von Sauerstoff in elektrische Energie um. Im Inneren einer Brennstoffzelle laufen komplexe elektrochemische Reaktionen ab, die die Brennstoffzellenkomponenten auf Dauer stark belasten und den Einsatz von dauerfesten Werkstoffen erfordert. Dafür bietet ZwickRoell unterschiedliche Prüflösungen.  

Warum eine Brennstoffzelle?

Brennstoffzellen wandeln einen gasförmigen Brennstoff mit Hilfe von Sauerstoff in elektrische Energie um. Der große klimarelevante Vorteil der Wasserstoffwandlung ist der Ausstoß von Wasser als Reaktionsprodukt. In der Elektromobilität setzt sich zunehmend die PEM-Brennstoffzelle durch, die Wasserstoff als Brennstoff nutzt. Aufgrund der niedrigen Betriebstemperatur, der hohen Leistungsdichte und einem akzeptablen Wirkungsgrad erfüllt die PEM-Brennstoffzelle die technischen Anforderungen der Automobilindustrie am besten.

Anforderungen an die Brennstoffzellen-Prüfung

  • Im Inneren einer Brennstoffzelle laufen komplexe elektrochemische Reaktionen ab, die die Brennstoffzellenkomponenten auf Dauer stark belasten und den Einsatz von dauerfesten Werkstoffen erfordert. Die Bestimmung physikalischer Eigenschaften einzelner Komponenten der MEA wie z.B. Bipolarplatten, Gasdiffusionslagen, Membran oder Dichtungen spielt eine entscheidende Rolle bei der Auslegung von Brennstoffzellensystemen.  Hierfür eignen sich elektromechanische Universalprüfmaschinen hervorragend, da aufgrund ihrer ausgezeichneten Positioniergenauigkeit und der hochgenauen Erfassung von Kraft-, Druck- und Verformungsdaten alle diese Prüfungen oft auch in Kombination durchgeführt werden können.
  • Bipolarplatten aus Metall oder Graphit werden typischerweise auf Biege- und Druckfestigkeit geprüft. Zudem werden Bipolarplatten auch in Kombination mit MEA und Gasdiffusionslagen mechanisch untersucht.
  • Gasdiffusionslagen spielen für den Gas- und Elektronentransport eine wichtige Rolle. Hier werden vor allem das Kompressionsverhalten, die elektrische Leitfähigkeit und die Gaspermeabilität unter variablen Drücken ermittelt.
  • An Membranen und Dichtungen ist es besonders interessant die Verformung und Dichtleistung unter realitätsnahen Belastungen zu ermitteln. 
  • Es ist weiter von großem Interesse die hochgenaue Verpressbarkeit von kompletten Brennstoffzellen-Stack zu verstehen und daraus resultierende Erkenntnisse in Produktionsparameter einfließen zu lassen.

Prüflösungen für Brennstoffzellen

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