Оборудование для тестирования и сборки топливных элементов
Евгений Волков
ООО “ПОЛИКОМ”, 142432, Московская. область,
г. Черноголовка, ул. Лесная, д. 9, www.fuelcell.su,
e-mail: info@fuelcell.su, тел./факс +7(495)929-71-31, Тел: +7 (496) 522-33-11

Одним из наиболее перспективных возобновляемых источников энергии являются топливные элементы (ТЭ). Для успешной разработки топливных элементов, как отдельных их составляющих, так и сборок в целом, необходимо проведение испытаний в строго воспроизводимых условиях. Для этих целей требуется современное специализированное испытательное оборудование.

Компания FuelCon AG (Германия) является лидером в производстве испытательных стендов для низко-, средне- и высокотемпературных топливных элементов и электролизеров. Испытательные стенды FuelCon представляют собой проверенное оборудование высочайшего качества, используемое для решения специфических задач: снятия вольтамперных кривых, долгосрочных ресурсных испытаний, проверки качества различных систем и характеристик материалов. Линейка производимой продукции включает в себя:

- серия Evaluator-LT (low temperature) - стенды для испытания низко- и среднетемпературных топливных элементов с протонобменными мембранами и метанольных топливных элементов (PEMFC, DMFC);
- серия Evaluator-HT (high temperature) - стенды для испытания высокотемпературных топливных элементов (SOFC);
- оборудование для изготовления и сборки батарей топливных элементов.

В каждой серии стенды подразделяются по максимальной мощности испытываемых образцов. В частности, существуют стенды низкой мощности для испытания отдельных  компонентов (газодиффузионные слои, биполярные пластины, прокладки, электроды), готовых единичных ячеек (MEA) и коротких батарей топливных элементов до 2 кВт. В то же время различные модификации испытательных стендов высокой мощности обеспечивают испытания больших батарей, термокорпусов и систем топливных элементов мощностью вплоть до до 150 кВт.

Испытательные стенды Evaluator-LT обеспечивают эффективное выполнение программ автоматизированного тестирования в диапазоне температур от -40°С до +250°C и максимальной мощности от 50 Вт (на рис. 1 слева) до 150 кВт (на рис. 1 справа). Благодаря динамическому заданию параметров влажности и давления в стенде обеспечивается возможность проведения любых программ испытаний и нагрузочных циклов, соответствующих условиям применения портативных, стационарных и автомобильных топливных элементов.
 
Испытательные стенды Evaluator-HT (рис. 2) обеспечивают эффективное выполнение программ автоматизированного тестирования и циклирования до температуры 1100°C. При этом система может работать как в режиме топливного элемента, так и в режиме электролизера. Для всех испытательных стендов для высокотемпературных ТЭ существуют проверенные конструкции печей, а также различные модули, обеспечивающие воспроизводимость сборки единичных ячеек или батарей. Благодаря варьированию состава газовых смесей возможна имитация любых условий работы топливного элемента.
 
Стенды для спекания (рис. 3) обеспечивают производство батарей топливных элементов в условиях с полностью воспроизводимыми составами газовых смесей и температурными циклами, наряду с точным заданием электрических и механических нагрузок.
 
Надежная система управления на базе программируемого логического контроллера гарантирует воспроизводимость режимов тестирования, например, для ресурсных испытаний - всегда с максимальной безопасностью для персонала, лаборатории и испытываемых изделий. Все установки оснащены многоуровневой системой регистрации событий и тревожной сигнализации, управление которой осуществляется с помощью ПО TestWork.

Все испытательные стенды Evaluator оснащены специально разработанным устройством TrueData-LOAD. Оно представляет собой прецизионное нагрузочное устройство, гарантирующее выдерживание с точностью ±0.03 % заданного диапазона напряжения и тока и ±0.05 % от заданной величины, что не имеет аналогов среди испытательных систем для топливных элементов. Встроенная функция автоматического выбора диапазона обеспечивает надежную установку рабочего диапазона по фактическим значениям напряжения и тока. Нагрузки могут дополняться блоком питания с функцией измерения близкого к нулю напряжения (Zero-Volt-Option) с целью достижения полного тока нагрузки при минимальных напряжениях и даже при коротком замыкании. Для испытательных стендов Evaluator серии S могут быть реализованы нагрузки с воздушным или водяным охлаждением для обеспечения их соответствия существующим требованиям к лабораториям. Существует возможность поэлементного контроля напряжения ячеек.

Для исследования параметров электрической эквивалентной схемы топливного элемента стенды могут оснащаться встроенным анализатором электрохимического импеданса TrueData-EIS.

Программное обеспечение TestWork позволяет: обеспечивать полную автоматизацию работы в необслуживаемом режиме одного или нескольких испытательных стендов; эффективно управлять одним испытательным стендом или целым испытательным полигоном; управлять ходом сложных испытаний на языке Visual Basic; осуществлять многоуровневый доступ пользователей на основе конфигурации прав по управлению работой стенда; проводить регистрацию данных в реальном времени с изменяемой частотой измерений; экспортировать данные в различные форматы; графически отображать в реальном времени считываемые параметры, поляризационные кривые и годографы импеданса; производить мониторинг сигналов тревоги с легким доступом к полному отчету о состоянии установки; интегрировать аппаратное и программное обеспечение сторонних производителей.

Также компания ПОЛИКОМ осуществляет поставки:

•    оборудования для нанесения равномерных покрытий Ultrasonic Systems, Inc. (США);
•    аналитического электрохимического оборудования Solartron (Англия) и Princeton Applied Research (США);
•    генераторов сверхчистого водорода Proton Energy Systems (США);
•    широкого спектра лабораторных прессов Carver Inc. и Wabash MPI (США);
•    различных расходных материалов для водородной энергетики.