Tecnologia de ensaio para energias renováveis
Atualmente, o abastecimento de energia é um dos maiores e principais desafios: O setor de energia é responsável por apróx. dois terços das emissões globais de CO2. A expansão da geração de energia ecológica - de fontes renováveis - é decisiva para enfrentar as mudanças climáticas. Ao lado da energia solar, energia eólica e energia hidroelétrica a tecnologia de hidrogênio está conquistando importância cada vez maior no mercado global de energia para alcançar a meta de neutralidade em termos de emissões de carbono e, dessa forma, contribuir à proteção climática. Tanto o material quanto a infraestrutura - abrangendo toda a cadeia de suprimento da indústria de hidrogênio - trazem novos e diversificados desafios para os ensaios de materiais.
Soluções de ensaio para tecnologia de hidrogênio
Já há algum tempo que hidrogênio é utilizado na indústria química como matéria prima ou como combustível uma vez que ele é considerado como fonte energética ideal e flexível do futuro. Ele é componente elementar da almejada revolução energética e é adequado para um amplo leque de aplicações, por ex. nos segmentos de indústria, trânsito, eletricidade e calor. Hidrogênio verde obtido a partir de energias renováveis reduz os gases de efeito estufa e, dessa forma, contribui à proteção climática.
Como elemento mais frequente a disponibilidade de hidrogênio é quase ilimitada, ele pode ser utilizado diretamente e pode ser transportado e armazenado em estado gasoso e em estado líquido. Sua densidade energética muito elevada e sua usabilidade em forma ligada o torna uma fonte energética atrativa a qual, no entanto, não é sem problemas e é muito exigente em seu manuseio.
Hidrogênio difunde em decorrência de sua baixa densidade e sua pequena seção transversal molecular fácil e rapidamente por materiais sólidos. Isto provoca por ex. em materiais metálicos a fragilização por hidrogênio e, portanto, a forte redução da resistência do material. Os ensaios de materiais mecânicos são parte importante para a caracterização e o desenvolvimento de novos materiais os quais sob a influência do hidrogênio devam funcionar de forma segura por tempo prolongado. Componentes importantes e críticos para a segurança são utilizados nos seguintes segmentos:
- Geração de hidrogênio (por ex. eletrolisadores)
- Transporte de hidrogênio (por ex. tubulações, válvulas)
- Armazenamento de hidrogênio (por ex. gás líquido, tanque de pressão)
- Conversão energética (por ex. células de combustível)
Ensaios de materiais mecânicos requerem tecnologia de ensaio adaptada de alta precisão que permita a determinação de valores característicos confiáveis dos materiais sob influência direta do hidrogênio, pressões muito elevadas, temperaturas muito baixas, mas também sobre períodos de muito longa duração.
A ZwickRoell fornece soluções de ensaio as quais amplamente atendem aos altos requisitos da indústria de hidrogênio e podem fazer uma contribuição importante para o desenvolvimento contínuo dos materiais e componentes.
Soluções de ensaio para células de bateria de lítio-íons, módulos de bateria e pacotes de bateria
Uma célula de bateria de lítio-íons é composta por diferentes componentes e materiais os quais estão expostos a uma série de estresses nas diferentes funções. Portanto, na produção os materiais e matérias primas são submetidos nas diferentes etapas de fabricação a estresses eletromecânicos, térmicos e mecânicos para comprovarem sua resistência a tais estresses. A ZwickRoell oferece para cada requisito soluções de ensaio para células de bateria de lítio-íons, módulos de bateria e conjuntos de bateria.
- Diferentes materiais são utilizados: Material de elétrodos em filme de alumínio e de cobre, separadores de polímeros (PE ou PP), revestimentos de elétrodos de grafite ou titanato, revestimentos de óxido de lítio, carcaça em base de alumínio (carcaças sólidas ou folhas laminadas), etc.
- É necessária por ex. a determinação de tensões de tração, resistência à dobragem, resistência ao rasgamento, forças de cisalhamento, resistência de costura de selagem, aderência, resistência à perfuração, elasticidade, tensão térmica ou resistência à compressão. Adicionalmente, alguns componentes devem ser aprovados em ensaios funcionais como por ex. forças de cisalhamento em bornes ou resistências à perfuração de válvulas de segurança de células prismáticas ou simples verificação da resistência dos cordões de solda de condutores.
- Uma célula de lítio-íons deve ser compreendida em seu ciclo de desempenho. Desta forma, a consideração da deformação mecânica da célula por expansão (Swelling) no processo de recarga possui um papel importante para projetar os arredores da célula de bateria. Outros desafios: Resistência à temperatura sobre uma ampla faixa de temperatura (-40 °C até +120 °C), resistência a vibrações, cargas cíclicas assim como processos de envelhecimento por influências eletroquímicas.