Visoka učinkovitost, niske emisije i bez mehaničkog trošenja – gorive ćelije nude mnoge prednosti kao održivi dobavljači energije. Pogodne su za pogon vozila, za napajanje mobilnih uređaja, kao učinkoviti izvođači u stacionarnim elektranama i još mnogo toga. Takozvane bipolarne ploče su među njihovim najvažnijim komponentama. Ploče elektroda izrađene su od metala, plastike ili ugljikovih nanocijevi i obložene su katalizatorom poput platine ili paladija. Odvajaju reakcijske plinove i rashladne medije jedne od drugih i distribuiraju ih u odgovarajuća reakcijska područja gorivih ćelija. Kako bi imale dobru električnu i toplinsku vodljivost te bile otporne na kemijske utjecaje i visoke mehaničke kontaktne tlakove, bipolarne ploče moraju biti vrlo visoke kvalitete. Novi sustav za ispitivanje poduzeća P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH provjerava završnu obradu bipolarnih ploča i mjeri njihovu debljinu. Električni cilindri EPCO s koračnim motorom EMMS-ST i kontrolerom motora CMMO-ST iz Festa osiguravaju transport bipolarnih ploča u sustavu za ispitivanje bez vibracija. Sustav je razvijen u sklopu projekta suradnje ZIM-a između Centra za tehnologiju gorivih ćelija ZBT GmbH, Duisburg, Društva za promicanje primijenjene informatike e.V. GFaI Berlin i poduzeća divis intelligent solutions GmbH, Dortmund.
Izravna energija
Otkriven prije više od 170 godina, razvoj gorivih ćelija je dugi niz godina bio zasjenjen motorima s unutarnjim izgaranjem. Iako su još 1960-ih omogućile slijetanje na Mjesec kao izvor energije bez emisija, njihov potencijal postao je poznat široj javnosti tek kao rezultat sve intenzivnije rasprave o klimi. Za razliku od toplinskih motora, gorive ćelije proizvode električnu energiju izravno iz kemijske energije. Ne moraju prethodno prolaziti kroz toplinske procese i mehanički rad. Gorive ćelije postižu visok stupanj učinkovitosti, bez složene pretvorbe u toplinu i energiju. Pojedinačne stanice sastoje se od dviju elektroda i polupropusne membrane, koja se također naziva bipolarnom pločom. Električna energija nastaje izmjenom elektrona i protona vodika i kisika između dviju elektroda.
Još jedno pitanje: obnovljivi izvori energije
Festo stručnjak Michael Karcher razgovara s časopisom za klijente "trendovi u automatizaciji".
trendovi u automatizaciji: Kako Festo podržava razvoj obnovljivih izvora energije?
Michael Karcher, voditelj industrijskog segmenta DE ELA i solarna energija, Festo: U Festu od 2006. istražujemo proizvodne tehnologije za proizvodnju obnovljive energije. Identificiramo procese novih tehnologija i razvijamo praktična rješenja. To uključuje, na primjer, izradu novih alata za hvatanje i sustava rukovanja koji ne narušavaju završnu obradu osjetljivih proizvoda.
trendovi u automatizaciji: Koje prednosti to nudi u području gorivih ćelija?
Michael Karcher: U proizvodnji gorivih ćelija sustav rukovanja s niskim vibracijama može povećati vrijeme ciklusa i tako pridonijeti učinkovitoj proizvodnji. Ako možemo smanjiti troškove proizvodnje, veća je šansa da se obnovljivi izvori energije poput gorivih ćelija ustoliče na tržištu.
Beskontaktno rukovanje
Inovativni sustav za ispitivanje poduzeća P+K koristi se u istraživačke svrhe i služi za razvoj novih tehnika proizvodnje gorivih ćelija za industriju dobavljača. Proces ispitivanja zbiva se na ukupno 12 pojedinačnih stanica. Električni cilindri EPCO osiguravaju transport bez vibracija na ovim stanicama i između njih. Na prvoj stanici Bernoullijeva hvataljka uzima bipolarne ploče s transportera i postavlja ih na nosač radnog komada. Kako bi se na to mogle postaviti ploče elektroda, kut se otvara pneumatski, bipolarna se ploča ubacuje u nosač i zatim se pneumatski zatvara opružnim mehanizmom.
Nježno odlaganje
U daljnjem koraku rashladna strana bipolarne ploče vizualno se provjerava s pomoću moćne industrijske kamere. To je podržano osvjetljenjem svijetloga i tamnog polja. Uz pomoć različitih uvjeta osvjetljenja, moguće je identificirati sve vrste površinskih nedostataka. Na sljedećoj stanici za okretanje, zarotiranoj za 180 stupnjeva, slijedi površinski pregled donje strane, poznate i kao strana polja protoka. Sljedeća ispitna stanica određuje debljinu bipolarnih ploča na ukupno devet točaka. Monitor postavljen iznad stanice prikazuje aktualnu sliku bipolarne ploče i omogućuje jednostavan, vizualizirani pristup podacima o mjerenju debljine. Usporedba sa slikovnim podacima pokazuje jesu li bipolarne ploče dovoljno dobre kvalitete. Neispravni dijelovi izbacuju se iz daljnjeg procesa, dok sustav transportira dobre dijelove do stanice za izbacivanje. Ovdje ih električni uređaj za rukovanje Z-osi pohranjuje u spremnik. Električni cilindri EPCO osiguravaju da se nježno transportiraju do položaja za skladištenje. Zahvaljujući tehnološki sofisticiranom amortiziranju krajnjeg položaja, kugličnom vijku i nerotirajućoj klipnjači s kliznim ležajem izbjegavaju čak i najmanja oštećenja bipolarnih ploča u spremniku.
Kontinuirani transport
Harmonično kretanje električnog cilindra EPCO olakšava kontinuiranu cirkulaciju 16 nosača radnog komada u sustavu. To je jedini način da se postigne kratko vrijeme ciklusa od oko četiri sekunde. Jer nema vremena za zaustavljanje sustava radi snimanja slike u mjernim stanicama. Usporedno s mjerenjima provode se zadaci pozicioniranja koji bi, u slučaju uporabe konvencionalnih cilindara, mogli dovesti do udaraca i vibracija, što bi negativno utjecalo na rezultate mjerenja kamera. Do toga ne dolazi kod EPCO električnih cilindra koji besprijekorno rade. Cilindri dodatno nude i prednost iznimno jednostavnog podučavanja i opterećenje u smislu puštanja u rad i zamjene proizvoda.
IO-Link služi kao sustav sabirnice za cijelu tvornicu, od upravljača (master) do svih senzora i pogona. Tako se sve periferne jedinice sustava mogu jednostavno i štedljivo povezati, a vrijeme potrebno za programiranje je znatno smanjeno. Novi sustav za ispitivanje poduzeća P+K pokazuje kako kontinuirani razvoj komponenti automatizacije procesa u malim koracima može pridonijeti revolucionarnim tehnologijama.
Okretanje ploča za 90 ili 180 stupnjeva – omogućuje pneumatski zakretni aktuator DRQD montiran na Z-os unutar trodimenzionalnog portala u stanici 1.
Terminal ventila VTUG upravlja svim pneumatskim aktuatorima u sustavu, spojenim na glavni kontroler preko IO-Link-a.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Strasse 92a
42653 Solingen
Njemačka
Područje poslovanja: dizajniranje, razvoj i proizvodnja mehaničkih i električnih sustava, konstrukcija specijalnih strojeva, oprema, konstrukcija učvršćenja, tehnologija montaže, ispitne stanice i ispitivači nepropusnosti
- Ovaj je članak objavljen u časopisu za klijente trends in automation Festo 1.2014.