Testsysteme für PEM Brennstoffzellen
HORIBA FuelCon ist eines der führendes Unternehmen im Bereich der Entwicklung und Herstellung von Testsystemen für PEM-Brennstoffzellen. Diese Technologie ist entscheidend für die Weiterentwicklung der sauberen Energie und bietet enorme Potenziale für unterschiedlichste Anwendungen, von der Automobilindustrie bis hin zu stationären Energieversorgungen.
Was sind PEM-Brennstoffzellen?
PEM-Brennstoffzellen, auch bekannt als "Protonen-Austausch-Membran" oder "Polymerelektrolyt-Membran" Brennstoffzellen, sind eine Art von Niedertemperaturzellen. Sie arbeiten im Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 80 °C und bestehen aus einer Polymer-Membran, die als Elektrolyt dient.
Diese Brennstoffzellen zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, hohe Stromdichten zu vertragen und sich in Sekundenschnelle an abrupte Stromschwankungen anzupassen. Sie werden häufig für tragbare Energie- und Antriebsanwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel in Raumfahrzeugen, Pkw, Drohnen und Nutzfahrzeugen mit Leistungen von 10 W bis 1 MW.
Die Vorteile von PEM-Brennstoffzellen liegen in ihrer schnellen Inbetriebnahme (nur wenige Sekunden), der höchsten Leistungsdichte aller Brennstoffzellentypen und den niedrigen Betriebstemperaturen. Allerdings haben sie auch einige Nachteile, wie den teuren Katalysator, ihre Empfindlichkeit gegenüber Kohlenmonoxid- und Schwefelverunreinigungen sowie die Notwendigkeit von hochreinem Wasserstoff und einem komplizierten Wassermanagement.
Wesentliche Merkmale
- Betriebstemperatur von etwa 50-90°C
- Wirkungsgrad von 45% (bis zu 80% bei Kraft-Wärme-Kopplung)
- Chemie H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O(l)
- Elektrolyt-Material: Fluoriertes Polymer (NafionTM)
- Katalysator-Material: Platin
Funktionsprinzip
PEM-Brennstoffzellen sind in der Lage, elektrische und thermische Energie mit einem sehr hohen Wirkungsgrad bereitzustellen, ohne dabei schädliche Emissionen zu erzeugen. Ihr Funktionsprinzip basiert auf einer elektrochemischen Reaktion; sie dienen dabei nicht als Energiespeicher, sondern als Energiewandler. Der Aufbau einer PEM-Einzelzelle umfasst in der Regel folgende Elemente:
- Anode: Die Anode ist der negative Pol der Zelle und besteht aus einem katalytisch aktiven Material wie Platin oder einer Platinlegierung. Sie dient als Katalysator für die Oxidation des Wasserstoffs.
- Kathode: Die Kathode ist der positive Pol der Zelle und besteht ebenfalls aus einem katalytisch aktiven Material wie Platin oder einer Platinlegierung. Sie dient als Katalysator für die Reduktion von Sauerstoff.
- Protonenaustauschmembran: Die Protonenaustauschmembran ist das Herzstück der PEM-Einzelzelle. Sie besteht aus einem Polymermaterial, das Protonen durchlässt, aber den Elektronenfluss blockiert. Diese Membran ermöglicht den Transport von Protonen von der Anode zur Kathode und trennt gleichzeitig den Wasserstoff- und Sauerstoffstrom voneinander.
- Bipolarplatte: Die Bipolarplatte ist eine leitfähige Platte, die zwischen den einzelnen Zellen angebracht wird, um den Stromfluss zu ermöglichen. Sie besteht oft aus Graphit oder Metall und hat Kanäle für den Wasserstoff- und Sauerstoffstrom.
- Dichtungen: Dichtungen werden verwendet, um die einzelnen Komponenten der PEM-Einzelzelle abzudichten und ein Austreten von Wasserstoff oder Sauerstoff zu verhindern.
- Gasversorgungssystem: Ein Gasversorgungssystem stellt den Wasserstoff- und Sauerstoffstrom zur Verfügung, der zur Reaktion in der PEM-Einzelzelle benötigt wird.
Diese Komponenten arbeiten zusammen, um die elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zu ermöglichen und dabei elektrische Energie zu erzeugen.
Wie können wir unterstützen?
Wir stehen Ihnen als zuverlässiger Partner für das Testing von PEM-Brennstoffzellen zur Seite. Unsere Lösungen entsprechen den höchsten Industriestandards und stellen sicher, dass alle relevanten Vorschriften eingehalten werden. Zudem legen wir höchsten Wert auf die Sicherheit Ihrer Mitarbeitenden und Prüflinge. Vertrauen Sie auf die Expertise von HORIBA FuelCon, um Ihre Testanforderungen zu erfüllen und Ihre Projekte erfolgreich zu unterstützen.
Unsere Vorteile auf einen Blick
Es stehen zahlreiche Methoden zur Verfügung, um PEM-Brennstoffzellen zu testen. Eine Option ist der Einsatz von Neigungswinkel- oder Vibrationstischen, um Straßensimulationen zu realisieren. Alternativ können Umweltsimulationen, etwa durch den Einsatz einer Klimakammer, integriert werden. Darüber hinaus lassen sich Brennstoffzellen-Managementsysteme über den CAN-Bus in die Testumgebung einbinden. Diese vielfältigen Möglichkeiten bieten eine hohe Flexibilität und ermöglichen eine umfassende Prüfung der PEM-Brennstoffzellen unter realistischen Bedingungen.
- Effizienz: HORIBA FuelCon bietet zeiteffizientes und kostengünstiges Prüfequipment, das speziell zur Unterstützung umfangreicher automatisierter Testverfahren entwickelt wurde
- Flexibilität: Maximale Flexibilität durch offene Schnittstellen und verschiedene Optionen für die individuelle Anwendung
- Automation: Vollständig automatisierte, unbeaufsichtigte Tests mit einfach zu bedienender TestWork Software
- Sicherheit: Umfassende Sicherheitsüberprüfung und -technik sowie robuste und hochwertige Bauweise für einen sorgenfreien Betrieb und Langlebigkeit
- Datenhandling: Zuverlässiges Datenhandling mit flexibler Schnittstelle zum Kunden und kontinuierlicher Aufzeichnung von Daten mit anpassbaren Aufzeichnungsraten
Mehr Infos gibt es in unserem Datenblatt. Melden Sie sich bei uns, um Ihre Bedürfnisse zu besprechen.
Trusted Partner
HORIBA FuelCon spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Optimierung von PEM-Brennstoffzellen. Mit einer beeindruckenden Palette an hochmodernen Testsystemen und einem tiefgreifenden Verständnis der Brennstoffzellentechnologie positioniert sich HORIBA FuelCon als der vertrauenswürdige Partner für Forschung, Entwicklung und Produktion im Bereich der PEM-Brennstoffzellen. Wir folgen streng den neuesten Normen und Vorschriften, um unsere Kunden in einem sich schnell entwickelnden gesetzlichen Umfeld zu unterstützen. Als aktives Mitglied in internationalen Wasserstoff-Arbeitsgruppen unterstützen wir unsere Kunden in Bezug auf F&E- und Markttrends, geförderte Projekte, Testanforderungen etc.
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