PEM Brennstoffzellen prüfen
Neben einem umfassenden Sortiment an modernsten Analyse- und Prüfsystemen sowie einem tiefgehenden Verständnis der Brennstoffzellentechnologie haben wir uns als zuverlässiger Partner für Forschung, Entwicklung und Produktion etabliert.
Wir gehen den Weg gemeinsam
Dank unserer langjährigen Erfahrung und aktiven Beteiligung in internationalen Wasserstoff-Arbeitsgruppen verschaffen wir unseren Partnern einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil. Doch nicht nur das, wir navigieren sie sicher durch eine sich stetig wandelnde regulatorische Landschaft aus Normen und Pflichten.
Verlassen Sie sich auf:
Expertise bei Testverfahren und -anforderungen
Unterstützung bei Forschung & Entwicklung
Beobachtung und Auswertung von Marktentwicklungen und -trends
Beratung zu Fördermöglichkeiten/ -projekten
Weitere branchenspezifische Dienstleistungen
Testmethoden und -parameter
Bei PEM-Brennstoffzellentests werden typischerweise folgende Parameter kontrolliert und gemessen:
- Brennstoffzufuhr (Wasserstoff und Luft)
- Feuchtigkeit
- Druck
- Temperatur
- Elektrische Leistung
- Spannungs- und Stromwerte
Diese Tests ermöglichen es, die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Brennstoffzellen unter verschiedenen Bedingungen zu bewerten.
Was sind PEM-Brennstoffzellen?
PEM-Brennstoffzellen, auch bekannt als "Protonen-Austausch-Membran" oder "Polymer-Elektrolyt-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 Testen 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
Sicherheit
Alle geschlossenen Prüfplätze sind mit einem integrierten Belüftungssystem und einem LEL-Wasserstoffdetektor ausgestattet, um maximale Sicherheit zu gewährleisten. Bei HORIBA FuelCon ergreifen wir umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen, um Ihr Personal, die Prüfstation selbst und Ihre Prüflinge zu schützen. Für uns ist Sicherheit keine Option, sondern ein Muss! Jede Prüfstation wird standardmäßig mit einer CE-Kennzeichnung und einem vollständigen Konformitätspaket geliefert. Zudem haben wir ein ausgeklügeltes 4-stufiges Alarmkonzept implementiert, das auch bei drastischen Ausfällen unabhängige Sicherheitsgegenmaßnahmen gewährleistet.
Weitere Informationen finden Sie in unserer Broschüre: