Vysoký stupeň účinnosti, nízke emisie a žiadne mechanické opotrebovanie – palivové články ponúkajú veľa výhod ako udržateľný zdroj energie. Sú vhodné na pohon vozidiel, napájanie mobilných zariadení, ako efektívne výkonné zariadenie v stacionárnych elektrárňach a podobne. Medzi najdôležitejšie komponenty palivových článkov patria takzvané bipolárne platne. Tieto elektródové platne vyrobené z kovu, plastu alebo uhlíkových nanorúrok sú potiahnuté katalyzátorom, ako je platina alebo paládium. Oddeľujú reakčné plyny od chladiacich médií a distribuujú ich do príslušných reakčných oblastí palivových článkov. Bipolárne platne musia byť veľmi kvalitné, aby mali dobrú elektrickú a tepelnú vodivosť a boli odolné proti chemickým vplyvom a vysokým mechanickým kontaktným tlakom. Nové testovacie zariadenie od spoločnosti P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH kontroluje bipolárne platne z hľadiska kvality povrchu a meria ich hrúbku. O hladký transport bipolárnych platní v testovacom zariadení sa starajú elektrické valce EPCO s krokovým motorom EMMS-ST a kontrolérom motora CMMO-ST od spoločnosti Festo. Zariadenie bolo vyvinuté v rámci projektu ZIM, na ktorom spolupracovalo Zentrum für BrennstoffzellenTechnik ZBT GmbH, Duisburg, spoločnosť Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. GFaI Berlin a spoločnosť divis intelligent solutions GmbH, Dortmund.
Energia bez obchádzky
Prvé palivové články vznikli pred viac ako 170 rokmi, no dlhé roky stáli v tieni spaľovacích motorov. Ako zdroj energie bez emisií už v 60. rokoch umožnili pristátie na Mesiaci, no o ich potenciáli sa dozvedela široká verejnosť až vďaka čoraz väčšej diskusii o klíme. Na rozdiel od tepelných motorov tvoria palivové články elektrickú energiu priamo z chemickej energie. Nie je potrebná žiadna obchádzka tepelných procesov a mechanických prác. Palivové články dosahujú vysoký stupeň účinnosti bez zložitej premeny na teplo a energiu. Jednotlivé články pozostávajú z dvoch elektród a polopriepustnej membrány, ktorá sa tiež nazýva bipolárna platňa. Elektrická energia sa vytvára výmenou elektrónov a protónov vody a kyslíka medzi dvoma elektródami.
Sú žiadané obnoviteľné zdroje energie
Expert spoločnosti Festo Michael Karcher v rozhovore pre časopis pre zákazníkov „trends in automation“.
trends in automation: Ako podporuje spoločnosť Festo vývoj obnoviteľných zdrojov energie?
Michael Karcher, vedúci segmentu DE ELA a solárny priemysel, Festo: V spoločnosti Festo už od roku 2006 skúmame technológie na výrobu obnoviteľnej energie. Identifikujeme procesy nových technológií a vyvíjame pre ne využiteľnú techniku. Patrí sem napríklad konštrukcia nových uchopovacích nástrojov a manipulácií, ktoré neovplyvňujú kvalitu povrchu citlivých výrobkov.
trends in automation: Aké výhody to má v oblasti palivových článkov?
Michael Karcher: Pri výrobe palivových článkov môže stabilná manipulácia s nízkymi vibráciami predĺžiť časy cyklu, a tým prispieť k efektívnej výrobe. Ak výrobné náklady klesnú, zvýši sa pravdepodobnosť, že sa na trhu uplatnia obnoviteľné zdroje energie, ako sú palivové články.
Bezkontaktná manipulácia
Inovatívne testovacie zariadenie od spoločnosti P+K sa používa na výskumné účely a slúži na vývoj nových techník na výrobu palivových článkov pre dodávateľský priemysel. Testovanie prebieha celkovo v 12 jednotlivých staniciach. O prepravu s nízkymi vibráciami sa starajú elektrické valce EPCO. V prvej stanici uchopí Bernoulliho prísavka bipolárne platne z dopravníkového pásu a položí ich na nosiče obrobkov. Pri ukladaní elektródových platní sa pneumaticky otvorí jeden roh, bipolárna doska sa zasunie do nosiča a ten sa potom pneumaticky uzavrie pružinovým mechanizmom.
Šetrné ukladanie
V ďalšom kroku sa pomocou výkonnej priemyselnej kamery vizuálne skontroluje chladiaca strana bipolárnej platne. Využíva sa pri tom osvetlenie jasného a tmavého poľa. Pomocou meniacich sa svetelných podmienok je možné identifikovať rôzne povrchové chyby. V nasledujúcej otáčacej stanici sa platňa otočí o 180 stupňov a nasleduje povrchová kontrola spodnej strany, známej tiež ako flowfield. Následná kontrolná stanica zisťuje hrúbku bipolárnych platní na celkovo deviatich bodoch. Monitor umiestnený nad stanicou zobrazuje aktuálny stav bipolárnej dosky a umožňuje vizualizovaný, používateľsky príjemný prístup k údajom z merania hrúbky. Porovnanie s údajmi z obrazu ukazuje, či sú bipolárne platne v dostatočne dobrej kvalite. Chybné diely sa z ďalšieho procesu vyradia, dobré diely dopraví zariadenie do odsunovacej stanice. Tu ich elektrické manipulačné zariadenie pre os Z ukladá do zásobníka. Elektrické valce EPCO zaisťujú jemný pohyb do skladovacej polohy. Vďaka technologicky prepracovanému tlmeniu koncových polôh, pohonu s guľôčkovou skrutkou a piestnej tyči zabezpečenej proti skrúteniu s klzným vedením sa predchádza aj najmenšiemu poškodeniu bipolárnych platní v zásobníku.
Nepretržitá preprava
Harmonický pohyb elektrického valca EPCO umožňuje nepretržitú prevádzku 16 nosičov obrobkov v zariadení. Iba tak je možné dosiahnuť krátke časy cyklu okolo štyroch sekúnd. Na zastavenie zariadenia s cieľom urobiť fotografie v meracích staniciach potom nezostáva čas. Súbežne s meraniami sa vykonávajú úlohy polohovania, ktoré by pri použití bežných valcov mohli viesť k otrasom a vibráciám, ktoré by negatívne ovplyvnili výsledky merania kamier. Pri elektricky ovládaných valcoch EPCO s hladkým chodom tento problém nie je. Valce tiež umožňujú mimoriadne jednoduché učenie a znižujú náklady na uvedenie do prevádzky a pri zmene produktu.
IO-Link slúži v celom zariadení ako zbernicový systém od nadradeného systému po všetky snímače a pohony. Takto sa podarilo ľahko a s časovou úsporou spojiť celú perifériu zariadenia a výrazne znížiť čas na programovanie. Nové testovacie zariadenie od spoločnosti P+K ukazuje, ako môže nepretržitý vývoj komponentov pre procesnú automatizáciu po malých krokoch výrazne prispieť k priekopníckym technológiám.
Otáčanie dosiek o 90 alebo 180 stupňov: túto prácu prevezme v priestorovom portáli v stanici 1 pneumatický kyvný pohon DRQD pripevnený k osi Z.
Ventilový terminál VTUG riadi všetky pneumatické akčné členy v zariadení pripojené k hlavnému riadeniu prostredníctvom IO-Link.
P + K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Straße 92a
42653 Solingen
Deutschland
Oblasť činnosti: konštrukcia, vývoj a výroba v oblastiach mechaniky a elektrickej energie, konštrukcia špeciálnych strojov, prevádzkové zariadenia, výroba prístrojov, montážna technika, testovacie stanice a zariadenia na zisťovanie netesností
- Tento článok sa objavil v časopise pre zákazníkov Festo „trends in automation“ v čísle 1.2014