ZEISS rešenja za energetiku

Osiguranje kvaliteta elektrolizatora

Name: Osiguranje kvaliteta elektrolizatora
Brand: ZEISS

Pouzdane komponente kroz inspekciju i podatke o kvalitetu

Sveobuhvatni pregled primena elektrolizatora

Elektrolizatori igraju ključnu ulogu u pretvaranju električne energije u hemijsku energiju razdvajanjem vode na vodonik i kiseonik. Kada se proces napaja energijom iz obnovljivih izvora, proizvodi se zeleni vodonik, održivu opciju za dugoročno skladištenje energije.

Efikasnost proizvodnje vodonika zavisi od kvaliteta svih komponenti sistema. Pored centralnog sklopa elektrolizatora, podsistemi kao što su kompresori, rezervoari i sistemi za prečišćavanje vodonika moraju pouzdano da funkcionišu kako bi se sprečili kvarovi, poput curenja ili neadekvatnog hlađenja. Da bi se obezbedile optimalne performanse i pouzdanost, detaljne inspekcije ovih komponenti su od ključnog značaja. ZEISS portfolio sadrži sveobuhvatna rešenja za inspekciju koja podržavaju integritet sistema elektrolizatora.

Upravljanje kvalitetom sistema elektrolizatora

Sklop elektrolizatora je u središtu procesa elektrolize i sastoji se od ključnih komponenti kao što su bipolarna ploča (BPP) i membransko-elektrodni sklop (MEA). Kvalitet svake pojedinačne ćelije je veoma važan za ukupne performanse i efikasnost sistema. Da bi se ispunili strogi industrijski standardi, neophodno je pregledati sve komponente ćelija u pogledu geometrijskih specifikacija, kao i integriteta poroznih i difuzionih slojeva, te identifikovati potencijalne površinske defekte, uključujući kontaminaciju.

ZEISS rešenja pružaju podršku kako bi se osigurala usklađenost sa zahtevima kvaliteta tokom čitavog lanca proizvodnje elektrolizatora, što proizvođačima pomaže da postignu optimalne performanse i pouzdanost.

Inspekcija kvaliteta ćelija

Bipolarna ploča

U jednom sklopu se obično nalazi više od sto pojedinačnih ćelija. Efikasna proizvodnja vodonika zavisi od garantovanog kvaliteta svake pojedinačne ćelije. Bipolarna ploča obezbeđuje mehaničku stabilnost, kao i protok medijuma i električno povezivanje susednih ćelija u seriji.
Inspekcija membrane i elektroda

Membransko-elektrodni sklop (MEA)

Proces razdvajanja vode u MEA predstavlja izvor proizvodnje vodonika u sklopu. Elektrode su postavljene sa svake strane membrane i sadrže odgovarajuće katalizatore. Ove elektrode se mogu primeniti direktno na obe strane membrane (membrana premazana katalizatorom) ili na odgovarajući gasno-difuzioni sloj (sloj premazan katalizatorom).
Sklop

Pojedinačne ćelije, uključujući komponente kao što su bipolarna ploča, membrana, slojevi katalizatora i slojevi za difuziju gasa, slažu se kako bi se izgradio sistem elektrolizatora. Izlaznu snagu sistema određuje broj pojedinačnih ćelija. Preciznost slaganja i kompresija sklopa elektrolizatora su od ključnog značaja kako bi se osiguralo da sistem radi bez curenja, gubitka efikasnosti i kritične deformacije sklopa.
Kompresor

Za snabdevanje i skladištenje medija, više komponenti je ključno za sistem. Pored snabdevanja vodom i procesnog hlađenja, posebno su važni kompresija vodonika i kiseonika. To se postiže korišćenjem kompresora velikog protoka, koji obezbeđuju potreban kapacitet propusnosti i omogućavaju skladištenje vodonika i kiseonika u rezervoarima.

ZEISS rešenja za vodonik u svakoj fazi proizvodnje

Optimalna funkcionalnost u sistemima elektrolizatora zahteva fokusiranje na nekoliko ključnih faktora. Neophodno je obezbediti nesmetan protok gasa i rashladnog sredstva, kao i precizno poravnanje sklopa. Temeljna inspekcija premaza bipolarnih ploča je neophodna kako bi se sprečili defekti koji bi mogli da ugroze efikasnost. Ključni su i konzistentnost slojeva membransko-elektrodnog sklopa, precizno bočno poravnanje, kao i redovno praćenje složenih komponenti. Pored toga, uske tolerancije povećavaju efikasnost, sprečavaju curenje i obezbeđuju nesmetan rad, uz dizajn prilagođen različitim volumenima kompresije.

Formiranje mikrostrukture na bipolarnoj ploči

Izazov

Da bi se osigurale optimalne performanse, od ključnog je značaja da se održi nesmetan protok gasa i rashladnog sredstva kroz posebno dizajnirane mikrostrukture. To zahteva visoku tačnost dimenzija spoljnih kontura, udubljenja i geometrijskih elemenata, kako bi se garantovalo pravilno poravnanje sklopa.

Naše rešenje

Hromatsko merenje belim svetlom se vrši pomoću ZEISS DotScan senzora montiranog na ZEISS KMM opremljenoj rotirajućom mernom glavom. Procena kompletne površine se vrši korišćenjem optičke tehnologije 3D skeniranja koju obezbeđuju ZEISS ATOS senzori. Za detaljno snimanje, svetlosni mikroskop ZEISS Axio Imager 2 nudi detaljnu 3D mikrografsku analizu poliranih uzoraka. Da bi se osigurala optimalna priprema za spajanje ploča i slaganje, optičko merenje kontura sprovodi se pomoću ZEISS O-INSPECT.

Integracija ZEISS KMM, optičkih rešenja i rešenja za mikroskopiju pruža mogućnosti preciznog i pouzdanog merenja i evaluacije.

ZEISS KMM

ZEISS optička rešenja
Premazivanje ploča, membrane i sloja katalizatora

Izazov

Premaz BPP je važan za efikasnost elektrolizatora. Antikorozivni zaštitni premaz mora se proveriti na prisustvo pukotina, mehurića i drugih defekata, kao i da li na tankim čeličnim slojevima ima površinskih defekata kako bi se sprečili kvarovi i smanjenje performansi.

Izbegavanje kontaminacije je od suštinskog značaja za optimalne performanse i dug vek trajanja. Ispitivanja preseka uzoraka obezbeđuju konzistentnost MEA, a provera tog sklopa na prisustvo defekata premaza garantuje pouzdanost sistema.

Naše rešenje

ZEISS VMM sistemi, mikroskopska i X-Ray rešenja nude precizne analitičke mogućnosti. Čestice se identifikuju pomoću ZEISS Axio Zoom V.16, analiziraju se elektronskom mikroskopijom i obrađuju pomoću ZEISS softvera, pri čemu se za čestice veće od 5 µm beleže karakteristike kao što su veličina, oblik, količina, sastav, poreklo i sadržaj metala. Kontinuitet i debljina sloja se procenjuju pomoću sistema ZEISS Axio Imager za preciznu optičku inspekciju. Nedestruktivno 3D snimanje zapremine omogućava ZEISS Xradia 620 Versa, sa dvostepenim uvećanjem.

ZEISS O-INSPECT duo obezbeđuje automatizovano snimanje visoke rezolucije. Kvantifikacija hrapavosti i topografije premazane ploče na nanometarskom nivou vrši se pomoću širokopoljnog konfokalnog mikroskopa ZEISS LSM 900.

ZEISS VMM

ZEISS rešenja za mikroskopiju
Slaganje i deformacija

Izazov

Jedan od ključnih izazova kod sklopova elektrolizatora je obezbeđivanje preciznog bočnog poravnanja pojedinačnih ploča i ukupne visine. Kontinuirano praćenje složenih komponenti, uključujući bipolarne ploče i membransko-elektrodne sklopove, od ključnog je značaja za održavanje ujednačenosti slojeva sklopa i njihovih svojstava. Pored toga, održavanje odgovarajuće kompresije sklopa i tolerancija tokom rada je vrlo bitno za optimalnu funkcionalnost i efikasnost.

Naše rešenje

Za metrologiju elektrolizatora, poravnanje slojeva sa obe strane se snima pomoću ZEISS DotScan senzora za beskontaktno merenje ili taktilne sonde na ZEISS koordinatnoj mernoj mašini (KMM). Ova metoda obezbeđuje precizno poravnanje i povećava tačnost sklopa elektrolizatora, što dovodi do poboljšanih performansi i pouzdanosti.

ZEISS KMM
Dimenzije i preciznost

Izazov

Izazov predstavlja održavanje uskih tolerancija kako bi se poboljšala operativna efikasnost, sprečilo curenje i obezbedile nesmetane performanse. Osim toga, različite konstrukcije i protoci moraju se prilagoditi ukupnoj zapremini koju treba komprimovati.

Naše rešenje

Visokoprecizne koordinatne merne mašine (KMM) koriste se za merenje svih relevantnih dimenzija, uz dopunu višefunkcionalnim sistemom senzora (MASS). Ova postavka obezbeđuje precizno bočno poravnanje pojedinačnih ploča i ukupnu visinu, što je ključno za pravilan rad.

ZEISS KMM za kompresore velike zapremine

08.01.2025

Success Story Fraunhofer IWU

The Fraunhofer IWU Chemnitz, Germany, develops processes for the production of bipolar plates. ZEISS metrology is used for absolute accuracy inspection.

Pročitajte više