Velká účinnost, nízké emise a žádné mechanické opotřebení - palivové články mají mnoho výhod jako udržitelné zdroje energie. Jsou vhodné pro pohon vozidel, napájení mobilních zařízení, jako efektivní stacionární elektrárny a pro mnoho dalšího. Mezi jejich nejdůležitější součásti patří takzvané bipolární desky. Desky elektrod vyrobené z kovových, plastových nebo uhlíkových nanotrubiček jsou potaženy katalyzátorem, jako je třeba platina nebo palladium. Oddělují od sebe reakční plyny a chladicí média a distribuují je do příslušných reakčních oblastí palivových článků. Bipolární desky musí být velmi kvalitní, aby měly dobrou elektrickou a tepelnou vodivost a byly odolné chemickým vlivům a vysokým mechanickým tlakům. Nové testovací zařízení od společnosti P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH kontroluje bipolární desky z hlediska jejich kvality povrchu a měří jejich tloušťku. Elektrické válce EPCO s krokovými motory EMMS-ST a ovladači motorů CMMO-ST Festo přesouvají bez otřesů bipolární desky ve zkušebním zařízení. Zařízení bylo vyvinuto v rámci projektu ZIM ve spolupráci mezi Centrem pro technologii palivových článků ZBT GmbH, Duisburg, Společností pro podporu aplikované informatiky eV GFaI Berlín a Společností Divis intelligent solutions GmbH, Dortmund.
Energie bez objížďky
Palivový článek byl vynalezen před více než 170 lety, ale jeho vývoj byl na mnoho let zastíněn spalovacími motory. Ačkoli již v šedesátých letech umožnil přistání na Měsíci, jako zdroj bezemisní energie, širší veřejnost se o jeho potenciálu dozvěděla až s rostoucí debatou o klimatu. Na rozdíl od tepelných motorů generují palivové články elektrickou energii přímo z chemické energie. Nepotřebují tedy tepelné procesy ani mechanickou práci. Palivové články dosahují velké účinnosti, protože s nimi není potřeba složitá přeměna na teplo a sílu. Jednotlivé články se skládají ze dvou elektrod a polopropustné membrány, nazývané také bipolární deska. Elektrická energie vzniká výměnou elektronů a protonů vody a kyslíku mezi dvěma elektrodami.
Poptávka: obnovitelné energie
Rozhovor s panem Michaelem Karcherem, expertem Festo, v časopisu pro zákazníky „trends in automation“.
trends in automation: jak Festo podporuje rozvoj obnovitelných energií?
Michael Karcher, vedoucí segmentu DE ELA a solárního průmyslu, Festo: Výzkumem na poli výrobních technologií pro čerpání energie z regenerativních zdrojů se zabýváme už od roku 2006. Identifikujeme procesy nových technologií a vyvíjíme pro ně praktické techniky. Jde například o konstrukci nových uchopovacích nástrojů a způsobů manipulace, které neovlivňují kvalitu povrchu citlivých výrobků.
trends in automation: jaké výhody to přináší v oblasti palivových článků?
Michael Karcher: při výrobě palivových článků může manipulace s malými vibracemi a bez chvění zkrátit takt a přispět k efektivní výrobě. Pokud výrobní náklady klesnou, roste šance, že se regenerativní energie, jako jsou palivové články, udrží na trhu.
Bezkontaktní manipulace
Inovativní testovací zařízení od P+K se používá pro výzkumné účely a slouží při vývoji nových technik pro výrobu palivových článků. Testuje se celkem na 12 jednotlivých stanicích. Na nich a mezi nimi zajišťují hladkou dopravu bez otřesů elektrické válce EPCO. Na první stanici zvedá Bernoulliho chapadlo bipolární desky z dopravního pásu a umísťuje je na nosič výrobku. Aby bylo možné na toto umístit elektrodové desky, pneumaticky se otevře jeden roh, bipolární deska se vloží do nosiče a ten se poté pneumaticky uzavře pružinovým mechanismem.
Jemné pokládání
V dalším kroku je vizuálně zkontrolována chladná strana bipolární desky pomocí výkonné průmyslové kamery. Při kontrole se využívá osvětlení jasného a tmavého pole. Během měnících se světelných podmínek lze identifikovat povrchové vady všeho druhu. Pak následuje na otočné stanici otočené o 180 stupňů povrchová kontrola spodní strany, známá také jako strana průtokového pole. Následná zkušební stanice určuje tloušťku bipolárních desek v celkem devíti bodech. Monitor umístěný nad stanicí zobrazuje aktuální obraz bipolární desky a zprostředkuje praktický přístup k údajům z měření tloušťky. Porovnání s obrazovými daty ukazuje, zda jsou bipolární desky dostatečně kvalitní. Vadné součásti jsou z dalšího procesu vyřazeny, kdežto dobré součásti se přepravují do výstupní stanice. Zde jej elektrický manipulátor v ose Z uloží do zásobníku. Elektrické válce EPCO jemně přenáší díly do odkládací polohy. Technologicky vyspělé tlumení v koncových polohách, pohon s kuličkovým šroubem a kluzně uložená pohybová tyč pojištěná proti pootočení předcházejí i tomu nejmenšímu poškození bipolárních desek v zásobníku.
Kontinuální přeprava
Harmonický pohyb elektrických válců EPCO umožňuje celkem 16 nosičům výrobků nepřetržitě kolovat. Doba taktu je velmi krátká a činí pouhé necelé čtyři sekundy. Na zastavování a pořizování snímků v měřicích stanicích totiž nezbývá čas. Souběžně s měřením se polohuje - obvykle by polohování při použití běžných pohonů mohlo vést k otřesům a vibracím, které by negativně ovlivnily výsledky měření kamer. S hladce se pohybujícími elektrickými válci EPCO je vše v pořádku. Elektrické válce také obsahují možnost velmi jednoduchého učení jednotlivých poloh a snižují úsilí potřebné pro uvedení do provozu nebo pro změnu výrobku.
Po celém zařízení je pro připojení čidel i pohonů použita komunikace po IO-Link. Všechny periférie zařízení se snadno a rychle propojí a výrazně se zkrátí doba potřebná k programování. Nový testovací systém od společnosti P+K ukazuje, jak může další nepřetržitý vývoj komponentů pro automatizaci procesní techniky v mnoha malých krocích významně přispět k průkopnickým technologiím.
Otáčení desek o 90 nebo 180 stupňů - pneumatickým kyvným pohonem DRQD připojeným na pohon v ose Z prostorového portálu ve stanici 1.
Ventilový terminál VTUG ovládá všechny pneumatické pohony v zařízení a je připojen k jednotce Master IO-Link v hlavním řídicím automatu.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Strasse 92a
42653 Solingen
Německo
Oblast činnosti: konstrukce, vývoj a výroba v oblastech mechaniky a elektroniky, konstrukce jednoúčelových strojů, provozních zařízení, výroba přípravků, montážní technika, zkušební stanice a zařízení pro detekci úniků
- Tento článek vyšel v časopisu pro zákazníky společnosti Festo trends in automation 1.2014