Prove su celle a combustibile
Nei test sulle celle a combustibile, la caratterizzazione dei materiali e dei componenti è importante per garantire l'efficienza, le prestazioni e la durata delle celle a combustibile a idrogeno a lungo termine. In termini di stima della vita utile/controllo della qualità, le variazioni delle proprietà nel tempo e durante l'assemblaggio costituiscono gli aspetti essenziali dei test. La preparazione dei provini, la loro forma e la sequenza di prova sono determinate in base agli standard o alle esigenze individuali dei clienti.
Test sui componenti delle celle a combustibile Test sul processo di assemblaggio Prodotti correlati
Che cos'è una cella a combustibile?
Le celle a combustibile convertono l'energia chimica dell'idrogeno gassoso in elettricità, acqua e calore. In questo modo forniscono energia ai sistemi di prodotti elettronici come gli autoveicoli o anche alle centrali elettriche fisse. Rispetto alle tecnologie convenzionali utilizzate nell'industria energetica o automobilistica, le celle a combustibile hanno un'efficienza notevolmente superiore, sono prive di emissioni e molto silenziose.
Le celle a combustibile sono suddivise in diverse categorie in base agli elettroliti e agli elettrodi utilizzati. Tra queste, le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC Polymeric Electrolyte Membrane Fuel Cells), soprattutto per l'industria automobilistica (veicoli medi e pesanti), sono le più promettenti. Le celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC Solid oxide fuel cells), invece, sono utilizzate principalmente per l'accumulo di energia a livello stazionario.
I principali obiettivi di ricerca e sviluppo per le celle a combustibile includono l'efficienza dei costi, l'aumento delle prestazioni e l'estensione della durata di vita.
Una cella a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC) è costituita da un gruppo di elettrodi a membrana (MEA), che comprende una membrana a scambio protonico (PEM), strati catalitici (CL), strati di diffusione del gas (GDL), piastre bipolari e guarnizioni.
Prove su componenti di celle a combustibile
Le proprietà meccaniche sono importanti per ogni componente del sistema di celle a combustibile. Quando si testano le celle a combustibile, l'attenzione si concentra sui seguenti componenti:
- Membrana a scambio protonico (PEM),
- Strati di diffusione del gas (GDL),
- Piastre e guarnizioni bipolari.
ZwickRoell offre soluzioni per prove di trazione e di creep con o senza supporti diversi, prove di adesione, prove di flessione a 3 punti e prove di crescita della lacerazione.
Prove su componenti di celle a combustibile sotto carico meccanico
Lo sviluppo delle caratteristiche meccaniche dei componenti, dei componenti combinati o della cella di carico completa dopo l'assemblaggio, è fondamentale per comprendere le prestazioni della cella in condizioni operative reali. ZwickRoell offre soluzioni di prova per celle a combustibile che aiutano i clienti a comprendere l'influenza della pressione di assemblaggio sulla variazione delle caratteristiche meccaniche (spessore, proprietà elettriche e permeabilità all'aria) dei componenti della cella a combustibile.
Caratterizzazione multifunzionale, efficiente e precisa degli strati di diffusione del gas
Nei test sugli strati di diffusione del gas, la caratterizzazione del materiale è importante per garantirne l'efficienza, le prestazioni e la durata a lungo termine. Il comportamento di deformazione a compressione (TUC), la resistenza (RUC) e la permeabilità (PUC) in funzione della pressione sono di importanza determinanti per la ricerca e lo sviluppo e per il controllo qualità.
ZwickRoell ha quindi sviluppato un analizzatore multifunzionale: il Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA). Grazie all'uso di tre misuratori di spostamento lineare ad alta precisione e di un dispositivo di livellamento, è possibile applicare con precisione la pressione a una superficie dello strato di diffusione del gas. Ciò consente di misurare con accuratezza la variazione di spessore
in condizioni di pressione realistiche. Allo stesso tempo, viene misurata la resistenza elettrica tramite piatti di compressione placcati in oro, e la permeabilità tramite il gas introdotto, in modo da poterli valutare in funzione della pressione.
Tutte le sequenze di prova richieste sono preconfigurate nel nostro software di prova testXpert in piena conformità con gli standard e possono essere adattate alle esigenze individuali. Grazie al controllo, all'acquisizione dei dati e alla visualizzazione dei sensori collegati tramite testXpert, tutti i test possono essere visualizzati in modo trasparente e monitorati senza soluzione di continuità.
Vantaggi del Multifunctional Cell Component Analyzer:
- Il nostro sistema tre in uno consente di misurare in modo efficiente ed estremamente preciso TUC, RUC e PUC in un'unica fase di test.
- Tutte le sequenze di prova necessarie sono già preconfigurate nel programma software testXpert. Il test può essere avviato con un semplice clic del mouse.
- Affidabilità di progettazione basata sulla modularità e sulle possibilità di retrofitting
- Trasparenza illimitata e tracciabilità senza soluzione di continuità
Test su celle a combustibile nel processo di assemblaggio
L'assemblaggio è un processo complesso. L'interazione tra la forza di assemblaggio e la temperatura di lavoro determina una distribuzione disomogenea delle sollecitazioni tra i componenti, che porta a un determinato grado di deformazione. Processi di assemblaggio inefficienti e non accurati comportano un aumento dei costi di produzione.
L'uso delle macchine ZwickRoell per i test sulle celle a combustibile aiuta a:
- Ottimizzare il processo di assemblaggio
- Comprendere l'influenza dell'interazione tra le forze di assemblaggio e altri carichi
- Regolare dinamicamente il carico di assemblaggio
- Regolare l'automazione dell'assemblaggio
