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可再生能源的测试技术

当前,能源供应是最大、最重要的挑战之一:能源行业的CO2排放量约占全球的三分之二。扩展可再生资源产生的气候友好型能源,这对于应对气候变化至关重要。除了太阳能、风能和水力发电,氢气技术在全球能源行业正变得越来越重要,该技术在努力实现碳中和,最终为气候保护做出贡献。在整个氢气产业价值链中,材料以及基础设施都带来了新的、多样化的材料测试挑战。

氢气技术太阳能电池技术

氢气技术的测试解决方案

氢气在化学工业中作为原材料或燃料使用已经有一段时间了,因为它被认为是未来理想而灵活的能源载体。它是所追求能源转型的一个基本组成部分,这就是为什么其适合广泛应用于工业、交通、电力和热力部门的原因。由可再生能源生产的绿色氢气可减少温室气体,有助于气候保护。

作为最常见的元素,氢元素的数量几乎是无限的,它可以直接使用,也可以以气体或液体的形式储存和运输。氢气的能量密度和结合形式可用性都非常高,使其成为一种具有吸引力的能量载体,但也不是没有问题,在处理方面要求相当高。

由于氢气密度低且分子横截面小,很容易快速地在固体材料中扩散。如果是金属材料,这会导致氢脆,反过来会导致材料强度显著降低。机械材料测试是表征和开发新型材料的一个重要组成部分,这些新型材料必须在氢气的长期影响下安全可靠地发挥作用。重要的安全关键性部件用于以下几个方面:

  • 制氢(例如电解槽)
  • 运氢(例如管道、阀门)
  • 储氢(例如液化气、压力容器)
  • 能量转换(如燃料电池)

机械材料测试需要精确且专门适用的测试技术,能够在氢气的直接影响下、在超高压、超低温的情况下和超长时间内可靠地测定材料的特性值。
以下应用示例介绍了ZwickRoell测试解决方案,该解决方案全面满足了氢气行业的高要求,并为材料和部件的进一步开发做出了重要贡献。

低温测试
在<120 K (-153 °C)的低温下进行低温材料测试。 这些低温可利用环境试验箱、浸没式低温恒温器或连续流动式低温恒温器来实现。
至 低温测试
氢气对金属的影响/氢脆
气态氢的试验要求和储存及运输方面的挑战
通过氢气高压釜(氢气压力罐)或空心试样技术在压缩氢气环境中测定氢脆的标准化方法和测试解决方案
至 氢气对金属的影响/氢脆
氢燃料电池测试
至 氢燃料电池测试

太阳能电池测试

太阳能
针对厚膜太阳能组件的IEC或EN 61215标准和薄膜太阳能组件的IEC或EN 61646标准的测试解决方案。
至 太阳能

用于锂离子电池、电池模块和电池组的测试解决方案

锂离子电池由多种部件和材料组成,由于各自不同的功能,会对这些部件和材料施加不同的载荷。 在生产领域中,为了适应这种载荷,材料在各个制造步骤中都会受到电化学应力、热应力和机械应力的作用。 ZwickRoell针对每个锂离子电池、电池模块和电池组的需求提供测试解决方案。

  • 使用的材料多种多样: 由铝膜和铜膜制成的电极材料、聚合物隔膜(PE或PP)、石墨或钛酸盐电极涂层、锂金属氧化物涂层、铝基外壳(实心外壳或层压箔)等。
  • 在拉伸应力、抗弯性、裂纹强度、剪切强度、密封接缝强度、粘合强度、抗穿刺性、弹性、温度应力或抗压强度方面对材料进行测试。 此外,一些部件还必须通过功能试验,例如终端处的剪切力或方形蓄电池安全阀的抗穿刺性,或简单验证集电器的焊缝强度。
  • 务必要了解锂离子电池的性能周期。 获取在充电过程中因膨胀引起的电池机械变形数据在电池环境的设计中非常重要。 其他挑战: 宽温度范围(-40 °C至+120 °C)内的耐温性、抗振动性、循环载荷和受电化学影响而导致的老化过程。
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