Висока ефективність, низький рівень викидів і відсутність механічного зносу - паливні елементи пропонують багато переваг як стійкі постачальники енергії. Вони підходять для приведення в рух транспортних засобів, для живлення мобільних пристроїв, як ефективні виконавці на стаціонарних електростанціях та багато іншого. До їх найважливіших компонентів належать так звані біполярні пластини. Електродні пластини, виготовлені з металевих, пластикових або вуглецевих нанотрубок, покриті каталізатором, таким як платина або паладій. Вони відокремлюють реакційні гази та охолоджуючі середовища один від одного та розподіляють їх у відповідні реакційні зони паливних елементів. Для того, щоб забезпечувати електричну та термічну електропровідність, а також стійкість до хімічних впливів і високого механічного контактного тиску, біполярні пластини повинні бути дуже високої якості. Нова система тестування від P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH (Інженерія та будівництво ГмбХ) перевіряє якість поверхні біполярних пластин і вимірює їх товщину. Електроциліндри EPCO з кроковим двигуном EMMS-ST і контролером двигуна CMMO-ST від Festo забезпечують безвібраційне транспортування біполярних пластин у системі тестування. Система була розроблена в рамках спільного проекту ZIM між Центром водню та паливних елементів ZBT ГмбХ у Дуйсбурзі, Товариством вдосконалення прикладних комп'ютерних наук у Берліні та "Девіс Інтеліджент Солюшнс" ГмбХ у Дортмунді, Німеччина.
Енергія прямих хвиль
Розвиток паливних елементів, які були виявлені більше 170 років тому, був затьмарений двигунами внутрішнього згоряння протягом багатьох років. Хоча ще в 1960-х роках вони зробили можливою висадку на Місяць як джерело енергії без викидів, їхній потенціал став відомим широкій громадськості лише через зростаючі дебати щодо зміни клімату. На відміну від теплових двигунів, паливні елементи виробляють електричну енергію безпосередньо з хімічної енергії. Їм не потрібно попередньо проходити термічні процеси та механічну роботу. Без комплексного перетворення в тепло- і електроенергію, паливні елементи досягають високого ступеня ефективності. Окремі елементи складаються з двох електродів і напівпроникної мембрани, яку також називають біполярною пластиною. Електрична енергія створюється шляхом обміну електронами водню і кисню і протонами між двома електродами.
Ще одне питання: Відновлювані джерела енергії
Експерт Festo Майкл Кархер у розмові в журналі для клієнтів "Тенденції в автоматизації".
тенденції в автоматизації: Як Festo підтримує розвиток відновлюваних джерел енергії?
Майкл Кархер, менеджер секторів промисловості DE ELA та Solar, Festo: З 2006 року ми в Festo досліджуємо технологію виробництва відновлюваних джерел енергії. Ми визначаємо процеси нових технологій та розробляємо практичні рішення. Це включає, наприклад, конструкцію нових інструментів для захоплення та систем переміщення, які не погіршують поверхню чутливих виробів.
тенденції в автоматизації: Які переваги це дає у сфері паливних елементів?
Майкл Кархер: При виробництві паливних елементів система переміщення з низьким рівнем вібрації може збільшити час циклу і, таким чином, сприяти ефективному виробництву. Якщо витрати на виробництво знизяться, збільшуються шанси на те, що такі відновлювані джерела енергії, як паливні елементи, з’являться на ринку.
Безконтактне переміщення
Інноваційна система тестування від P+K використовується для дослідницьких цілей та для розробки нових технологій виробництва паливних елементів для промисловості постачання. Процес тестування відбувається загалом на 12 окремих станціях. Електроциліндри EPCO забезпечують транспортування з низьким рівнем вібрації на цих станціях і між ними. На першій станції захват Бернулі піднімає біполярні пластини з конвеєрної стрічки і розміщує їх на носії деталей. Для того, щоб можна було розмістити на носії пластини електродів, один кут відкривається пневматично, біполярна пластина вставляється в носій, а потім він пневматично закривається за допомогою пружинного механізму.
Плавне опускання
На наступному етапі роботи біполярну сторону охолодження пластини візуально перевіряють за допомогою високопродуктивної промислової камери. Цьому сприяє яскраве та темне освітлення поля. За допомогою зміни умов освітлення можна виявити всілякі дефекти поверхні. На наступній поворотній станції, поверненій на 180 градусів, виконується огляд поверхні нижньої сторони, також відомої як сторона поля потоку. Наступна випробувальна станція визначає товщину біполярних пластин в цілому у дев'яти точках. Монітор, розташований над станцією, показує поточне зображення біполярної пластини та забезпечує зручний візуалізований доступ до даних вимірювання товщини. Порівняння з даними зображення показує, чи біполярні пластини в достатньо хорошому стані якості. Дефектні деталі видаляються з подальшого процесу, тоді як система транспортує хороші деталі на станцію автоматичної лінії. Далі електричний маніпулятор на осі Z переміщує їх на склад. Електроциліндри EPCO забезпечують плавне переміщення до місця зберігання. Завдяки технологічно вдосконаленій амортизації в кінці ходу, кулько-гвинтовий привід та протиповоротний шток з підшипником ковзання запобігають навіть найменшим пошкодженням біполярних пластин на складі.
Безперервне транспортування
Плавний рух за допомогою електроциліндра EPCO забезпечує безперервну циркуляцію 16 носіїв деталей у системі. Тільки так можна досягти короткого часу циклу близько чотирьох секунд. Тому немає часу зупиняти систему, щоб зробити знімки на вимірювальних станціях. Паралельно з вимірюваннями виконуються завдання на позиціонування, які можуть призвести до ударів і вібрації при використанні звичайних циліндрів, що негативно вплине на результати вимірювань камер. Ця проблема не виникає з плавними електроциліндрами EPCO. Циліндри також мають перевагу, оскільки дуже зрозумілі в використанні та знижують витрати, пов’язані з введенням в експлуатацію та заміною продукту.
IO-Link використовується як загальнозаводська система шин від головного до всіх давачів і приводів. Таким чином, всі периферійні пристрої системи можна підключити швидко і легко, що значно скорочує час, необхідний для програмування. Новий центр тестування від P+K показує, як безперервний розвиток компонентів автоматизації процесів невеликими кроками може сприяти створенню передових технологій.
Поворот пластин на 90 або 180 градусів здійснюється за допомогою напівповоротного пневмоприводу DRQD, встановленого на осі Z в порталі 3D станції 1.
Пневмоостів VTUG керує всіма пневмоприводами в системі, підключеними до головного контролера через IO-Link.
P+K Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Schlagbaumer Straße 92a
42653 Solingen
Німеччина
Сфера діяльності: Проектування, розробка та виробництво механічних та електричних систем, обладнання спеціального призначення, виробничого обладнання, конструкцій арматури, монтажних систем, випробувальних станцій та приладів для перевірки герметичності.
- Ця стаття про тенденції в автоматизації 1.2014 з’явилася в журналі Festo для клієнтів.