Visoka efikasnost, niske emisije i bez mehaničkog habanja – gorive ćelije nude mnoge prednosti kao održivi dobavljači energije. Pogodne su za pogon vozila, za napajanje mobilnih uređaja, kao efikasni izvođači u stacionarnim elektranama i još mnogo toga. Takozvane bipolarne ploče su među njihovim najvažnijim komponentama. Ploče elektroda su izrađene od metala, plastike ili ugljeničnih nanocevi i obložene su katalizatorom poput platine ili paladijuma. Odvajaju reakcione gasove i rashladne medije jedne od drugih i distribuiraju ih u odgovarajuće reakcione zone gorivih ćelija. Da bi imale dobru električnu i toplotnu provodljivost i bile otporne na hemijske uticaje i visoke mehaničke kontaktne pritiske, bipolarne ploče moraju biti veoma visokog kvaliteta. Novi sistem za ispitivanje kompanije P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH proverava završnu obradu bipolarnih ploča i meri njihovu debljinu. Električni cilindri EPCO sa koračnim motorom EMMS-ST i kontrolerom motora CMMO-ST kompanije Festo osiguravaju transport bipolarnih ploča u sistemu za ispitivanje bez vibracija. Sistem je razvijen u okviru projekta saradnje ZIM-a između Centra za tehnologiju gorivih ćelija ZBT GmbH, Duisburg, Društva za promociju primenjene informatike e.V. GFaI Berlin i kompanije divis intelligent solutions GmbH, Dortmund.
Direktna energija
Otkriven pre više od 170 godina, razvoj gorivih ćelija je dugi niz godina ostao u senci motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Iako su još 1960-ih omogućile sletanje na Mesec kao izvor energije bez emisija, njihov potencijal postao je poznat široj javnosti tek kao rezultat sve intenzivnije rasprave o klimi. Za razliku od toplotnih motora, gorive ćelije proizvode električnu energiju direktno iz hemijske energije. Ne moraju prethodno prolaziti kroz toplotne procese i mehanički rad. Gorive ćelije postižu visok stepen efikasnosti, bez složenog pretvaranja u toplotu i energiju. Pojedinačne stanice sastoje se od dve elektrode i polupropusne membrane, koja se takođe naziva bipolarnom pločom. Električna energija nastaje izmenom elektrona i protona vodonika i kiseonika između dvaju elektroda.
Još jedno pitanje: obnovljivi izvori energije
Festo stručnjak Michael Karcher razgovara sa časopisom za klijente „trendovi u automatizaciji“.
trendovi u automatizaciji: Kako Festo podržava razvoj obnovljivih izvora energije?
Michael Karcher, rukovodilac industrijskog segmenta DE ELA i solarna energija, Festo: U kompaniji Festo od 2006. istražujemo proizvodne tehnologije za proizvodnju obnovljive energije. Identifikujemo procese novih tehnologija i razvijamo praktična rešenja. To uključuje, na primer, izradu novih alata za hvatanje i sistema rukovanja koji ne narušavaju završnu obradu osetljivih proizvoda.
trendovi u automatizaciji: Koje prednosti ovo nudi u oblasti gorivih ćelija?
Michael Karcher: U proizvodnji gorivih ćelija, sistem rukovanja sa niskim vibracijama može povećati vreme ciklusa i tako doprineti efikasnoj proizvodnji. Ako možemo smanjiti troškove proizvodnje, veća je šansa da se obnovljivi izvori energije poput gorivih ćelija ustoliče na tržištu.
Beskontaktno rukovanje
Inovativni sistem za ispitivanje kompanije P+K koristi se u istraživačke svrhe i služi za razvoj novih tehnika proizvodnje gorivih ćelija za industriju dobavljača. Proces ispitivanja odvija se na ukupno 12 pojedinačnih stanica. Električni cilindri EPCO osiguravaju transport bez vibracija na i između ovih stanica. Na prvoj stanici, Bernoullijeva hvataljka uzima bipolarne ploče sa transportne trake i postavlja ih na nosač radnog komada. Kako bi se na to mogle postaviti ploče elektroda, ugao se otvara pneumatski, bipolarna ploča se ubacuje u nosač i zatim se pneumatski zatvara opružnim mehanizmom.
Nežno odlaganje
U daljem koraku, rashladna strana bipolarne ploče vizuelno se proverava pomoću moćne industrijske kamere. To je podržano osvetljenjem svetlog i tamnog polja. Uz pomoć različitih uslova osvetljenja, moguće je identifikovati sve vrste površinskih nedostataka. Na sledećoj stanici za okretanje, zarotiranoj za 180 stepeni, sledi površinski pregled donje strane, poznate i kao strana polja protoka. Sledeća ispitna stanica određuje debljinu bipolarnih ploča na ukupno devet tačaka. Monitor postavljen iznad stanice prikazuje aktuelnu sliku bipolarne ploče i omogućava jednostavan, vizuelizovani pristup podacima o merenju debljine. Upoređivanje sa slikovnim podacima pokazuje da li su bipolarne ploče dovoljno dobrog kvaliteta. Neispravni delovi se izbacuju iz daljeg procesa, dok sistem transportuje dobre delove do stanice za izbacivanje. Ovde ih električni uređaj za rukovanje Z-ose skladišti u magacin. Električni cilindri EPCO osiguravaju da se nežno transportuju do položaja za skladištenje. Zahvaljujući svom tehnološki sofisticiranom amortizovanju krajnjeg položaja, kugličnom vijku i nerotirajućoj klipnjači sa kliznim ležajem, izbegavaju čak i najmanja oštećenja bipolarnih ploča u magacinu.
Kontinuirani transport
Harmonično kretanje električnog cilindra EPCO olakšava kontinuiranu cirkulaciju 16 nosača radnog komada u sistemu. To je jedini način da se postigne kratko vreme ciklusa od oko četiri sekunde. Jer nema vremena za zaustavljanje sistema radi snimanja slike u mernim stanicama. Paralelno sa merenjima sprovode se zadaci pozicioniranja koji bi, u slučaju korišćenja konvencionalnih cilindara, mogli dovesti do udaraca i vibracija, što bi negativno uticalo na rezultate merenja kamera. Do toga ne dolazi kod EPCO električnih cilindara koji besprekorno rade. Cilindri dodatno nude i prednost izuzetno jednostavnog podučavanja i smanjuju opterećenje u pogledu puštanja u rad i zamene proizvoda.
IO-Link služi kao sistem sabirnice za celu fabriku, od upravljača (master) do svih senzora i pogona. Na taj se način sve periferne jedinice sistema mogu jednostavno i štedljivo povezati, a vreme potrebno za programiranje je značajno smanjeno. Novi sistem za ispitivanje kompanije P+K pokazuje kako kontinuirani razvoj komponenti automatizacije procesa u malim koracima može doprineti revolucionarnim tehnologijama.
Okretanje ploča za 90 ili 180 stepeni – omogućava pneumatski zakretni aktuator DRQD montiran na Z-osu unutar trodimenzionalnog portala u stanici 1.
Ventilska grupa VTUG upravlja svim pneumatskim aktuatorima u sistemu, spojenim na glavni kontroler putem IO-Link-a.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Strasse 92a
42653 Solingen
Nemačka
Oblast poslovanja: dizajniranje, razvoj i proizvodnja mehaničkih i električnih sistema, konstrukcija specijalnih mašina, oprema, konstrukcija učvršćenja, tehnologija montaže, ispitne stanice i ispitivači nepropusnosti
- Ovaj članak je objavljen u časopisu za klijente trends in automation Festo 1.2014