Висока степен на ефективност, ниски емисии и липса на механично износване – горивните клетки предлагат много предимства като доставчици на устойчива енергия. Те са подходящи за задвижване на автомобили, за електрозахранване на мобилни устройства, като ефективни източници на енергия за стационарни електроцентрали и много други. Сред най-важните му компоненти са така наречените биполярни платки. Електродните платки, изработени от метал, пластмаса или въглеродни нанотръбички, са покрити с катализатор, например платина или паладий. Те отделят реакционни газове и охлаждащи агенти едни от други и ги разпределят в съответните реакционни зони на горивните клетки. Биполярните платки трябва да бъдат с много високо качество, за да бъдат електро- и топлопроводими, както и устойчиви на химически въздействия и високи механични налягания при контакт. Нова система за изпитване на P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH проверява характеристиките на повърхността на биполярните платки и измерва дебелината им. Електроцилиндрите EPCO със стъпков мотор EMMS-ST и контролер за мотор CMMO-ST на Festo осигуряват транспортиранебез сътресения на биполярните платки в системата за изпитване. Системата е разработена в рамките на проект за сътрудничество на Zentrum für BrennstoffzellenTechnik ZBT GmbH, Дуисбург, Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. GFaI Берлин и divis intelligent solutions GmbH, Дортмунд.
Енергия без пренасочване
Открити преди повече от 170 години, горивните клетки в продължение на много години са засенчени от двигателите с вътрешно горене. Въпреки че още през 60-те години на миналия век те направиха възможно кацането на Луната като източник на енергия без отработени газове, техният потенциал стана известен на широката общественост едва благодарение на все по-широката дискусия за климата. За разлика от топлинните двигатели, горивните клетки генерират електрическа енергия директно от химическа енергия. Те не се нуждаят от пренасочване на топлинни процеси и механична работа. Без сложното преобразуване в топлина и енергия, горивните клетки постигат висока степен на ефективност. Отделните клетки се състоят от два електрода и полупропусклива мембрана, наричана още биполярна платка. Електрическата енергия се генерира посредством обмен на водни и кислородни електрони и протони между два електрода.
Търсят се: възобновяеми енергии
Експертът на Festo Михаел Кархер в разговор със списанието за клиенти "Тенденции в автоматизацията".
тенденции в автоматизацията: Как Festo подкрепя развитието на възобновяемите енергии?
Михаел Кархер, ръководител на промишления сегмент DE ELA и Solar, Festo: Във Festo от 2006 г. насам изследваме производствени техники за регенеративно производство на енергия. Определяме процесите на новите технологии и разработваме практически техники за тях. Това включва, например конструкцията на новите захващащи инструменти и манипулатори, които не влияят на характеристиките на повърхността на чувствителни продукти.
тенденции в автоматизацията: Какви предимства предлага това в областта на горивните клетки?
Михаел Кархер: При производството на горивни клетки манипулаторите с ниски вибрации могат да увеличат продължителността на тактовете и по този начин да допринесат за ефективното производство. Ако производствените разходи намалеят, шансовете за утвърждаване на пазара на регенеративни енергии като горивните клетки се увеличават.
Безконтактен манипулатор
Иновативната система за изпитване на P+K се използва за изследователски цели и служи за разработване на нови техники за производство на горивни клетки за индустрията на доставчиците. Процесът на изпитване се провежда на общо 12 отделни станции. На тези места и между тях електроцилиндрите на EPCO осигуряват транспорт с ниски вибрации. На първата станция един хващач на Бернули поема биполярните платки от транспортна лента и ги поставя върху носач на заготовки. За да може да се поставят електродните платки върху него, единият ъгъл се отваря пневматично, биполярната платка се поставя в носача и след това носачът се затваря пневматично с помощта на пружинен механизъм.
Щадящо поставяне
В една следваща работна стъпка се извършва оптична проверка на страната на охлаждане на биполярната платка посредством промишлена камера с висока производителност. Той се поддържа от осветяване на светло и тъмно поле. С помощта на променящите се светлинни условия могат да бъдат идентифицирани различни видове дефекти на повърхността. В следващата въртяща се станция завъртяна на 180 градуса следва проверка на повърхността на долната страна, наричана още страна на полето на потока. Последващата станция на изпитване определя дебелината на биполярните платки в общо девет точки. Мониторът разположен над станцията показва текущото изображение на биполярната платка и позволява удобен за потребителя визуален достъп до данните от измерването на дебелината. Сравнението с данните от изображението показва дали биполярните платки са в достатъчно добро състояние на качество. Дефектните части се извеждат от шлюз при по-нататъшния процес, а доброкачествените части се транспортират от системата до станция за извеждане от шлюз. Тук тя поставя електрически манипулатор на оста Z в магазин. Електроцилиндрите на EPCO осигуряват плавно придвижване в позицията за поставяне. Благодарение на технологично усъвършенстваното амортизиране на крайното положение, сачмено-винтовото задвижване и обезопасения против усукване бутален прът с плъзгаща направляваща те предотвратяват и най-малките повреди на биполярните платки в магазина.
Непрекъснато транспортиране
Хармоничното движение посредством електроцилиндъра на EPCO позволява непрекъсната циркулация на 16-те носача на заготовки в системата. Единствено така може да бъде постигната кратка продължителност на тактовете от около четири секунди. Това се дължи на факта, че няма време да бъде спряна системата, за да се направят снимки на измервателните станции. Успоредно с измерванията се изпълняват и задачи за позициониране, които при използване на конвенционални цилиндри могат да доведат до сътресения и вибрации, които биха повлияли отрицателно на резултатите от измерванията на камерите. Този проблем не възниква при електроцилиндрите EPCO с плавен ход. Допълнителното предимство на цилиндрите е, че са изключително лесни за програмиране в режим на обучение и намаляват усилията, необходими за въвеждане в експлоатация и смяна на продукта.
IO-Link служи като шинна система за цялата инсталация от главния модул до всички сензорни елементи и задвижвания. Така можеше цялата периферия на системата да бъде свързана лесно и по спестяващ време начин, а времето необходимо за програмиране беше значително намалено. Така новата система за изпитване на P+K показва, как непрекъснатото усъвършенстване на компонентите за автоматизация на процесите може да допринесе значително за новаторски технологии с много малки стъпки.
Завъртането на платките на 90 или 180 градуса − в рамките на 3D портала в станция 1 се извършва от пневматично въртящо задвижване DRQD, монтирано на оста Z.
Един вентилен остров VTUG управлява всички пневматични изпълнителни механизми на системата, свързани с главното управление посредством IO-Link.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Straße 92a
42653 Solingen
Германия
Сфера на дейност: конструкция, разработване и производство в областта на механиката и електротехниката, производство на специални машини, технологично оборудване, изграждане на съоръжения, монтажна техника, станции на изпитване и уреди за тестване на плътността
- Тази статия е публикувана в списанието за клиенти на фирма Festo Тенденции в автоматизацията 1.2014