Visoka učinkovitost, nizke emisije in brez mehanske obrabe – gorivne celice imajo kot trajnostni dobavitelji energije številne prednosti. Primerne so za pogon vozil, oskrbo mobilnih naprav z električno energijo, kot učinkoviti viri energije za stacionarne elektrarne in še veliko več. Med njenimi najpomembnejšimi sestavnimi deli so tako imenovane bipolarne plošče. Elektrodne plošče iz kovine, plastike ali ogljikovih nanocevk so prevlečene s katalizatorjem, kot sta platina ali paladij. Med seboj ločujejo reakcijske pline in hladilni medij ter jih razporedijo v ustrezna reakcijska območja gorivnih celic. Bipolarne plošče morajo biti zelo kakovostne, da so električno in toplotno prevodne ter odporne proti kemičnim vplivom in visokim mehanskim kontaktnim pritiskom. Nov preizkusni sistem podjetja P+K podjetja Maschinen- und Anlagenbau GmbH preverja stanje površine bipolarnih plošč in meri njihovo debelino. Električni valji EPCO s koračnim motorjem EMMS-ST in krmilnikom motorja CMMO-ST podjetja Festo zagotavljajo transport bipolarnih plošč v preizkusnem sistemu brez tresljajev. Sistem so v okviru projekta sodelovanja ZIM razvili Zentrum für BrennstoffzellenTechnik ZBT GmbH, Duisburg, Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. GFaI Berlin in divis intelligent solutions GmbH, Dortmund.
Energija brez obvozov
Gorivne celice, ki so jih odkrili pred več kot 170 leti, so bile dolga leta v senci motorjev z notranjim izgorevanjem. Čeprav so kot vir energije brez izpušnih plinov že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja omogočile pristanek na Luni, je širša javnost o njihovem potencialu izvedela šele zaradi vse večjih razprav o podnebnih spremembah. V nasprotju s toplotnimi motorji gorivne celice proizvajajo električno energijo neposredno iz kemične energije. Ne potrebujejo obvozov s toplotnimi procesi in mehanskim delom. Gorivne celice brez zapletene pretvorbe v toploto in silo dosegajo visoko stopnjo učinkovitosti. Posamezne celice so sestavljene iz dveh elektrod in polprepustne membrane, imenovane tudi bipolarna plošča. Električna energija nastaja z izmenjavo elektronov in protonov vode in kisika med dvema elektrodama.
Povpraševanje: obnovljivi viri energije
Strokovnjak podjetja Festo Michael Karcher v pogovoru z revijo za stranke "trends in automation".
trends in automation: Kako Festo podpira razvoj obnovljivih virov energije?
Michael Karcher, vodja industrijskega segmenta DE ELA in Solar, Festo: V podjetju Festo že od leta 2006 raziskujemo proizvodne tehnologije za regenerativno proizvodnjo energije. Prepoznavamo procese novih tehnologij in razvijamo praktične tehnike zanje. To na primer vključuje oblikovanje novih orodij za prijemanje in rokovanje, ki ne vplivajo na kakovost površine občutljivih izdelkov.
trends in automation: Katere prednosti ima to na področju gorivnih celic?
Michael Karcher: Pri proizvodnji gorivnih celic lahko ravnanje z nizkimi tresljaji in vibracijami podaljša čas cikla in tako prispeva k učinkoviti proizvodnji. Če se proizvodni stroški znižajo, se povečajo možnosti, da se obnovljive energije, kot so gorivne celice, uveljavijo na trgu.
Brezkontaktno rokovanje
Inovativni preizkusni sistem P+K se uporablja v raziskovalne namene in služi razvoju novih proizvodnih tehnik gorivnih celic za industrijo dobaviteljev. Preizušanje poteka na 12 posameznih postajah. Električni valji EPCO na teh mestih in med njimi zagotavljajo transport z nizkimi vibracijami. Na prvi postaji Bernoullijevo prijemalo s transportnega traku pobere bipolarne plošče in jih odloži na nosilec obdelovancev. Za namestitev elektrodnih plošč na nosilec se pnevmatsko odpre en vogal, bipolarna plošča se vstavi v nosilec, ta pa se nato pnevmatsko zapre s pomočjo vzmetnega mehanizma.
Nežno odlaganje
Pri naslednjem delovnem koraku se hladilna stran bipolarne plošče optično pregleda z zmogljivo industrijsko kamero. Podprta je z osvetlitvijo svetlega in temnega polja. S spreminjajočimi se svetlobnimi pogoji je mogoče prepoznati različne vrste površinskih napak. Na naslednji obračalni postaji, obrnjeni za 180 stopinj, sledi površinski pregled spodnje strani, imenovane tudi stran pretočnega polja. Naslednja preizkusna postaja določa debelino bipolarnih plošč na skupno devetih mestih. Monitor, nameščen nad postajo, prikazuje trenutno sliko bipolarne plošče in uporabniku omogoča prijazen vizualni dostop do podatkov o meritvah debeline. Primerjava s slikovnimi podatki pokaže, ali so bipolarne plošče v dovolj dobrem kakovostnem stanju. Pokvarjeni deli se izločijo iz nadaljnjega postopka, dobre dele pa sistem transportira do postaje za praznjenje. Tu jih električno rokovanje osi Z odloži v magazinu. Električni valji EPCO zagotavljajo nežen premik v položaj za odlaganje. Zaradi tehnološko naprednega blaženja končnega položaja, pogona s kroglično matico in batne palice z drsnim vodenjem proti vrtenju preprečujejo tudi najmanjše poškodbe bipolarnih plošč v magazinu.
Neprekinjen transport
Harmonično gibanje električnega valja EPCO omogoča neprekinjeno kroženje 16 nosilcev obdelovancev v sistemu. To je edini način za doseganje kratkih časov cikla, ki znašajo približno štiri sekunde. Razlog za to je, da ni časa za ustavitev sistema, da bi naredili zajeme slik na merilnih postajah. Vzporedno z meritvami se izvajajo naloge pozicioniranja, ki bi pri uporabi običajnih valjev lahko povzročile tresljaje in vibracije, kar bi negativno vplivalo na rezultate meritev kamer. Ta težava se ne pojavlja pri električnih valjih EPCO z gladkim delovanjem. Dodatna prednost valjev je izredno preprosto poučevanje, kar zmanjšuje napor, potreben za zagon in zamenjavo izdelka.
Kot sistem vodila za celotni sistem se dosledno od glavne enote do vseh senzorjev in pogonov uporablja IO-Link. Tako je bilo mogoče preprosto in časovno varčno priključiti celotno periferijo sistema, čas, potreben za programiranje, pa se je bistveno skrajšal. Nova preizkusna naprava podjetja P+K tako dokazuje, kako lahko stalen nadaljnji razvoj komponent za avtomatizacijo procesov v številnih majhnih korakih pomembno prispeva k pionirskim tehnologijam.
Obračanje plošč za 90 oz. 180 stopinj – znotraj triosnega portala na postaji 1 prevzema pnevmatski zasučni pogon DRQD, nameščen na osi Z.
Ventilski otok VTUG krmili vse pnevmatske aktuatorje v sistemu, ki so prek povezave IO-Link povezani z glavnim krmilnikom.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Straße 92a
42653 Solingen
Nemčija
Področje dejavnosti: konstrukcija, razvoj in proizvodnja na področju mehanike in elektrike, izdelave posebnih strojev, obratovalne opreme, konstrukcije pritrdilnih elementov, tehnologije montaže, preizkusnih postaj in opreme za preizkušanje tesnosti
- Ta članek je bil objavljen v reviji za stranke podjetja Festo trends in automation 1.2014.