Skočite na vsebino strani

Preskušanje tehnologije za obnovljivo energijo

Oskrba z energijo je trenutno eden največjih in najpomembnejših izzivov: energetski sektor proizvede približno dve tretjini svetovnih emisij CO2. Razširitev podnebju prijazne proizvodnje energije iz obnovljivih virov je ključnega pomena za boj proti podnebnim spremembam. Poleg sončne, vetrne in vodne energije postaja vodikova tehnologija vse bolj pomembna v svetovnem energetskem sektorju v prizadevanju za doseganje ogljične nevtralnosti in na koncu prispeva k varstvu podnebja. Tako material kot infrastruktura v celotni vrednostni verigi vodikove industrije predstavljata nove in raznolike izzive za preskušanje materialov.

Vodikova tehnologija Sončna energija Tehnologija baterije

Preskusne rešitve za vodikovo tehnologijo

Vodik se že nekaj časa uporablja kot surovina oziroma gorivo v kemični industriji, saj velja za idealnega in prilagodljivega nosilca energije za prihodnost. Je elementarni sestavni del zasledovanega energetskega preobrata, zato je primeren za široko uporabo v industriji, prometu, energetiki in toploti. Zeleni vodik, proizveden iz obnovljivih virov energije, zmanjšuje toplogredne pline in prispeva k varovanju podnebja.

Vodik je kot najpogostejši element dostopen v skoraj neomejenih količinah, je neposredno uporaben in ga je mogoče skladiščiti in transportirati v plinastem ali tekočem stanju. Zaradi zelo visoke energijske gostote in uporabnosti v vezani obliki je privlačen nosilec energije, vendar ni brez težav in je dokaj zahteven za rokovanje.

Zaradi nizke gostote in majhnega molekularnega preseka vodik zlahka in hitro difundira skozi trdne materiale. V primeru kovinskih materialov to povzroči vodikovo krhkost in posledično znatno zmanjšanje trdnosti materiala. Preskušanje mehanskih materialov je pomembna komponenta pri karakterizaciji in razvoju novih materialov, ki morajo dolgo časa delovati varno in zanesljivo pod vplivom vodika. Pomembne in varnostno kritične komponente se uporabljajo na naslednjih področjih:

  • Proizvodnja vodika (npr. elektrolizerji)
  • Prenos vodika (npr. cevi, ventili)
  • Skladiščenje vodika (npr. utekočinjen plin, tlačne posode)
  • Pretvorba energije (npr. gorivne celice)

Mehansko preskušanje materialov zahteva natančno in specifično prilagojeno tehnologijo preskušanja, ki omogoča zanesljivo določanje karakteristik materiala pod neposrednim vplivom vodika, zelo visokim pritiskom, zelo nizkimi temperaturami in v zelo dolgih časovnih obdobjih.
Naslednji primeri uporabe prikazujejo rešitve preskušanja ZwickRoell, ki celovito izpolnjujejo visoke zahteve industrije vodika in zagotavljajo pomemben prispevek k nadaljnjemu razvoju materialov in komponent.

Preskušanje pri kriogenih temperaturah
Preskušanje kriogenih materialov se izvaja pri nizkih temperaturah <120 K (-153 °C). Te nizke temperature se dosežejo z uporabo temperaturnih komor, potopnih kriostatov ali kriostatov z neprekinjenim tokom.
do Preskušanje pri kriogenih temperaturah
Vpliv vodika na kovine / vodikova krhkost
Preskusne zahteve in izzivi glede shranjevanja in transporta plinastega vodika
Standardizirane metode za določanje vodikove krhkosti in preskusne rešitve v okolju stisnjenega vodika prek vodikovega avtoklava (vodikovega tlačnega rezervoarja) ali tehnologije votlih vzorcev
do Vpliv vodika na kovine / vodikova krhkost
Preskušanje vodikovih gorivnih celic
do Preskušanje vodikovih gorivnih celic

Preskušanje sončnih celic

Solarno
Preskusne rešitve v skladu z IEC ali EN 61215 za debeloplastne module in IEC ali EN 61646 za tankoplastne module.
do Solarno

Preskusne rešitve za litij-ionske baterijske celice, baterijske module in baterijske pakete

Litij-ionska baterijska celica je sestavljena iz različnih komponent in materialov, ki so zaradi svojih različnih funkcij izpostavljeni različnim obremenitvam. Na področju proizvodnje so materiali zato izpostavljeni elektrokemični, toplotni in mehanski obremenitvam skozi različne korake izdelave, da bi zadostili takšnim obremenitvam. ZwickRoell ponuja rešitve za preskušanje za vsako litij-ionsko baterijsko celico, baterijski modul in baterijski sklop.

  • Uporabljajo se različni materiali: Material za elektrode iz aluminijaste in bakrene folije, polimerni separatorji (PE ali PP), prevleke za elektrode iz grafita ali titana, prevleke iz litijevega kovinskega oksida, ohišja na osnovi aluminija (trdna ohišja ali laminirane folije) itd.
  • Materiali so preskušeni glede na natezno obremenitev, odpornost proti upogibu, trdnost razpok, strižno trdnost, trdnost tesnjenega šiva, trdnost spoja, odpornost proti prebadanju, elastičnost, temperaturno obremenitev ali tlačno trdnost. Poleg tega morajo nekatere komponente opraviti tudi funkcionalne preskuse, kot so strižne sile na sponkah ali odpornost proti predrtju varnostnih ventilov za prizmatične celice ali preprosto preverjanje trdnosti zvarjenih šivov tokovnih kolektorjev.
  • Pomembno je razumeti litij-ionsko celico v smislu njenega cikla delovanja. Pridobitev mehanske deformacije celice, ki jo povzroči nabrekanje med postopkom polnjenja, igra pomembno vlogo pri oblikovanju okolja celice baterije. Dodatni izzivi: Temperaturna odpornost v širokem temperaturnem območju (-40 °C do +120 °C), odpornost na vibracije, ciklične obremenitve in procese staranja zaradi elektrokemijskih vplivov.
Folije za elektrode
Preskusi na elektrodnih folijah za litij-ionske baterije se izvajajo z nateznimi preskusi ali preskusi prebadanja.
do Folije za elektrode
Prevleke za elektrode
Določanje trdnosti vezi med prevleko z aktivnim materialom in elektrodami (Al ali Cu film), trdote/togosti/tlačnosti prevleke z aktivnim materialom, upogibne trdnosti prevleke z aktivnim materialom in koeficientov trenja med plastmi celic.
do Prevleke za elektrode
Ločevalniki
Preskušanje polimernih ločevalnikov za litij-ionske baterije se izvajajo z nateznimi ali prebojnimi preskusi.
do Ločevalniki
Polprevodniške baterije
Mehanske lastnosti polprevodniških baterij, npr. litijeve kovinske anode
do Polprevodniške baterije
Vrh