Brennstoffzelle

Für weniger Kohlenstoffemissionen

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Die Funktionen unsere Lösungen

Ebnen den Weg für klimaneutrale Energie

Eine einfache chemische Reaktion bringt uns ein neues Kapitel neuer Energie. In einer Brennstoffzelle, die aus einer Anode, einer Kathode und einer Elektrolytmembran besteht, werden Wasserstoff und Sauerstoff zur Erzeugung von Strom, Wärme und Wasser kombiniert. Mehrere Brennstoffzellen werden zu einem Stapel zusammengebaut, um einen höheren Strom zu erhalten, und dieser Brennstoffzellenstapel kommt für viele verschiedene Anwendungen auf den Markt, z.B. Transport, Energiespeicherung, Stromsicherung usw. Um die Charakteristik eines Brennstoffzellenstapels auswerten zu können, führen wir typischerweise Leistungs- und Haltbarkeitstests durch. Die Leistung der Brennstoffzelle wird normalerweise durch Polarisationskurven angezeigt, indem ihre Spannung und ihr Strom gemessen werden.

Der Haltbarkeitstest ist der Test, nachdem der Brennstoffzellenstapel die Betriebsbedingungen erreicht hat, wobei der Stapel einer kontinuierlichen Wiederholung des erforderlichen Arbeitszyklus unterworfen wird. Sowohl beim Leistungs- als auch beim Haltbarkeitstest ist die elektronische Last eine der Schlüsselkomponenten im Prüfstand. EA Elektro Automatik, der Marktführer für Gleichstromversorgungslösungen in Europa, bietet eine regenerative elektronische Gleichstromlast mit eingebetteter programmierbarer Widerstandsfunktion. Regenerativ ist der Industriestandard für die Prüfung von Brennstoffzellenstapeln, was besonders vorteilhaft für lange Betriebsstunden ist. Ein programmierbarer Widerstandsmodus (oder XY-Tabellenmodus) hilft Ingenieuren, verschiedene Lastbedingungen zu simulieren.

Produkte die in der Brennstoffzellen-Industrie verwendet werden

Anwendungs­lösungen

Brennstoffzellen-Stack-Leistungstest

Simulation verschiedener VI-Merkmale

Polarisations- und Leistungsdichtekurven von Brennstoffzellenstapeln sind ein üblicher Indikator für die Leistung der Zelle. Diese Kurven werden gewöhnlich unter den optimalen Betriebsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Elektrokatalyse und Ionenaustausch-Membran) eines Brennstoffzellenstapels bewertet.

Diese Messungen können leicht durch Programmierung der elektronischen DC-Last in verschiedenen Strom- oder Widerstandsprofilen durchgeführt werden. Die elektronische Lastserien ELR 9000 3U / 9000 HP / 10000 4U bieten eine Vielzahl von dynamischen Belastungstests zur Charakterisierung von Brennstoffzellen.

Modus mit konstantem Widerstand
Der Benutzer kann einen Zielwiderstand für die Entnahme des gewünschten Stroms aus dem Brennstoffzellenstapel definieren. Dieser kann über die intuitive HMI (Human Machine Interface) zur Änderung des Widerstandswertes einfach eingestellt werden.

XY-Tabelle
Der Benutzer kann einen unterschiedlichen Ladestrom in Abhängigkeit von der Spannung definieren, indem er diese IV-Tabelle in das Gerät lädt. Sie ist besonders nützlich für die Überprüfung nichtlinearer Ausgangskennlinien.

Prüfung der Haltbarkeit von Brennstoffzellen-Stapeln

Alterungstest

Da die Brennstoffzelle die aktive Energiequelle in vielen Arten von Anwendungen ist, muss der Haltbarkeitstest an ihr durchgeführt werden, um die Produktsicherheit und -stabilität zu gewährleisten. Im Allgemeinen erfordert der Automobilstandard 5.000 Stunden (~7 Monate) und die stationäre Speicheranwendung sogar mehr als 10.000 Stunden Prüfung. Schritt- und Dreieckspotentialzyklen werden häufig zur Verkürzung der langen Testzeit verwendet. Für ein typisches 100kW-Brennstoffzellen-Stapelsystem wäre dies jedoch immer noch mit enormen Betriebskosten verbunden.

Um die Energienutzung zu optimieren, werden heute immer mehr Brennstoffzellen-Teststationen mit einer regenerativen elektronischen Gleichstromlast ausgestattet, um die Energie ins Netz zurückzuleiten und die Betriebskosten zu senken. Die elektronischen Lasten der Serien ELR 9000 3U / 9000 HP / 10000 4U bieten einen hohen regenerativen Wirkungsgrad, der Energie und Kosten spart.

Darüber hinaus kann der Benutzer durch den internen Funktionsgenerator der ELR-Serie beschleunigte Testprofile (stufenförmig oder dreieckig) durchführen. Die Entladetestfunktion könnte zusätzlich das akkumulierte Energie-Messergebnis liefern.

Rechteckprofil

Dreieckprofil

Dynamische Entladefunktion

Kumulierte Ah / Wh-Messung

Fallstudien

Reihenschaltung und ultra-niedrige Mindestlastspannung

Herausforderungen bei der Erprobung von Brennstoffzellen

Reihenschaltung
Der größte Teil des Brennstoffzellenstapels arbeitet heute im Bereich 500V-750V. Wenn der Kunde die Flexibilität haben möchte, Hochspannungs- und Hochstrom-Prüfanforderungen zu erfüllen, bringt EA Elektro-Automatik jetzt die neue SCB-Option (Serien-Box-Verbindung) auf den Markt, mit der Kunden die Einheiten parallel (höherer Strom) oder in Serie (höhere Spannung) konfigurieren können.

* Für weitere technische Details zur Reihenschaltung wenden Sie sich bitte an Ihren lokalen EA-Vertriebsverantwortlichen.

Beispiel 1
  • zwei Einheiten von 750V in Serie
  • Zulässig: Ja
  • Erdung erforderlich: Nein
  • Einschränkungen: Keine
Beispiel 2
  • drei Einheiten von 750V in Serie
  • Zulässig: Ja
  • Erdung erforderlich: Ja, entweder zwischen Einheit 2 und 3 oder zwischen 1 und 2
  • Einschränkungen: Keine

Ultraniedrige Mindestlastspannung
Typischerweise liegt die Betriebsspannung einer einzelnen Brennstoffzelle unter 1,5V. Es ist für eine elektronische Last immer eine große Herausforderung, im Niederspannungszustand hohen Strom zu ziehen. EA Elektro-Automatik bietet Ihnen jetzt eine einzelne Einheit mit einem Prüfbereich von bis zu 1000A bei ultra-niedriger Niederspannung.