SK CZ
  1. Domovská stránka
  2. Aktuality a zaujímavosti
  3. FUEL CELLS ČI PALIVOVÉ ČLÁNKY – SKÚŠOBNÉ SYSTÉMY NA TESTOVANIE (NIELEN) VODÍKOVÝCH POHONOV

FUEL CELLS ČI PALIVOVÉ ČLÁNKY – SKÚŠOBNÉ SYSTÉMY NA TESTOVANIE (NIELEN) VODÍKOVÝCH POHONOV

23.9.2020
Miroslava Manduchová

FUEL CELLS ČI PALIVOVÉ ČLÁNKY – SKÚŠOBNÉ SYSTÉMY NA TESTOVANIE (NIELEN) VODÍKOVÝCH POHONOV

Problematika alternatívnych zdrojov pohonov je nielen zaujímavá, ale aj pomerne zložitá a komplexná. Tlak na znižovanie environmentálnej záťaže je vyvíjaný aj zo strany EÚ, kde sa jednotlivé štáty dohodli, že do roku 2030 znížia o 35% emisie CO2 v oblasti pohonov automobilov. Tlaku značne napomáhajú aj rozhodnutia európskych metropol o zákaze vstupu na ich územie naftovým autám. Potrebujeme hľadať nové spôsoby, oveľa šetrnejšie voči životnému prostrediu, v oblasti dopravy a prepravy.

Problémy s autami, ktoré jazdia na báze Li-Ion batérií, je viacero:

  • Dlhý čas nabíjania
  • Nebezpečenstvo v prípade poruchy (napr.termálny únik)
  • Zdravotné a bezpečnostné riziká (ako uhasiť Li-Ion oheň)
  • Problematické zdroje pre komponenty (vzácne)
  • Výroba batérií nie je bez výroby CO2

Budú riešením palivové články?

Vlak jazdiaci v Nemecku na báze pohonu vodíka jazdí už dnes, spotrebuje cca 180 kg H2 na cca 1000 km. Výkon 200 kW a denná bezproblémová prevádzka.

To je len jeden príklad, ako sa dajú využiť palivové články.

https://kaitrade.cz/media/aktuality/tesla.png
https://kaitrade.cz/media/aktuality/hydrogen.jpg

Výhody palivových článkov sú:

  • Žiadne miestne emisie
  • Odpadá problém dojazdu (porovnateľný so spaľovacími motormi)
  • Vodík sa môže generovať s obnoviteľnou energiou (nezávisle na fosílnych zdrojoch)
  • Jednoduché a rýchle doplnenie
  • Jedinou miestnou emisiou je voda (v prípade vodíku)

 

Nevýhody palivových článkov sú:

  • Infraštruktúra pre znovu napĺňanie potrebuje masívnu expanziu
  • Je potrebný tlak až do 700 bar (na uskladnenie dostatočného množstva vodíka v nádrži)
  • V súčasnosti pochádza najviac vodíka z fosílnych zdrojov
  • Palivo a autá sú drahé

Práve preto evidujeme významný nárast výskumných a vývojových projektov pre palivové články po celom svete.

 

Ako pracujú palivové články?

Spaľovací motor funguje so zlou efektivitou a emisiami zo spaľovania. Palivový článok má lepšiu efektivitu, menej komplexné palivo a žiadne vedľajšie produkty zo spaľovania.

Typickými palivami sú: vodík, metán, metanol a ďalšie krátko reťazové uhľovodíky. Jednotlivé články sú naskladané do zásobníkov.

 

Ako aj všetky ostatné produkty, čelia aj palivové články výzvam vo forme environmentálnych záťaží. Rôzne oblasti sveta majú rôzne poveternostné podmienky a vplyvy, a teda rôznym spôsobom vplývajú nielen na funkčnosť palivových článkov. Tie čelia viacerým výzvam, ako sú studený štart, vysoká nadmorská výška, klimatická záťaž, korózia, klimatický management samotných článkov, skúšky jednotlivých častí či celých systémov.

 

V súčasnosti existuje viacero skúšobných noriem či štandardov, ktoré definujú požiadavky na testy palivových článkov, napr.:

IEC 62282-3-100/2012/ANSI/CSA FC 1-2014

GB/T29838

SAE J 2574/SAE J 2572

ASME-PTC50

IEC 62282-x

ISO 23273/ISO 16110/ISO 22734

ISO/TR 15916

a postupne pribúdajú ďalšie.

 

Z uvedených skúšobných postupov vyvstávajú potreby vykonávania rôznych druhov testov.

Zariadenia weisstechnik / vötschtechnik dokážu pokryť skúšobné požiadavky veľkej časti testov, medzi ktoré môžeme zaradiť:

odolnosť voči suchému teplu, teplotná cyklická skúška, starnutie vplyvom ozónu, postreková skúška (IP test), odolnosť voči UV žiareniu, korózna skúška, skúška výfukových plynov a ďalšie. Naše klimatické komory, soľné komory, šokové komory a ďalšie tieto skúšky vykonajú v reprodukovateľných podmienkach a spoľahlivo.

 

Samotný palivový článok pre svoju funkčnosť potrebuje palivo (vodík, metán...), kyslík, vlhkosť, teplotu, odťahový systém pre vodu, odťahový systém pre použitý vzduch a klimatizáciu katódy. Úplne kľúčovou vlastnosťou je stabilita teploty a funkčnosti zoskupenia článkov.

 

Nehomogénna distribúcia teploty môže viesť k nestabilite, vysúšaniu/utopeniu, poškodeniu či zníženiu výkonu. Vlhkosť v prívode vzduchu môže spôsobiť výkonnostné rozdiely.

V prípade studeného štartu, o ktorom rôzne štandardy hovoria v rozmedzí od -25°C do -40°C, môže byť zamrznutá voda medzi jednotlivými článkami. To spôsobuje poškodenie interných štruktúr (strata výkonu v čase), v najhoršom prípade fyzické poškodenie článku, zníženie toku plynov počas studeného štartu, zredukovaná efektivita a výkon článku, čo samozrejme môže viesť k poruchovým studeným štartom.

Riešením je preplachovanie plynom či stlačeným vzduchom pred vypnutím, prípadne vákuové vysúšanie pred vypnutím (vo vákuu sa voda rýchlejšie odparuje), alternatívne pridanie adsorbentu (alebo iných chemických činidiel), pričom ale treba dbať na zamedzenie vytvárania korózie bipolárnych komponentov. Ďalší spôsob je externý alebo interný ohrev pred naštartovaním pomocou chemickej reakcie či prívodu energie z batérie.

 

Teplotná či klimatická komora pomáha vytestovať tieto riešenia a ich efektivitu.

Samotné skúšobné komory musia čeliť viacerým výzvam, ak sa bavíme o testovaní palivových článkov. Prídavné zariadenia na úpravu prívodného vzduchu, navýšenie tepelnej kompenzácie komory, spracovanie a zber dát z jednotlivých článkov, vysúšanie membrán či mnoho ďalších sú namieste, aby sa zamedzilo rizikám pri skúšaní. V niektorých prípadoch musí byť komora vyrobená v tzv.ATEX prevedení, čo znamená v prevedení vhodnom pre výbušné atmosféry. V tom prípade sa zakomponujú do vybavenia komory viaceré bezpečnostné opatrenia, ktoré nadväzujú a sú odvodené od rizík.

https://kaitrade.cz/media/aktuality/3401-wv-us-li-ionen-st-so-hp-open-s-851x553pxpngpagespeedcepqg5tekbd4.png

V prípade záujmu nás kontaktujte