
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。
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。