Energie/Energieeffizienz rischen industriellen Prüfrezept. Entgegen der landläufigen Meinung ist nicht das sicherheitsrelevante Eindringen von Wasserstoff in den Kreislauf des Oxidationsmittels die Zone der schärfsten Dichtheitsspezifikation. Die höchsten Anforderungen werden an Undichtigkeiten im Kühlmittelkreislauf gestellt. Ein Kühlmittelaustritt hätte zumindest einen reduzierten Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels zur Folge, im Extremfall eine Beschädigung durch Überhitzung. Gasblasen im Kühlmittel hätten ebenfalls negative Auswirkungen auf das Temperaturmanagement des Stapels und könnten zu Abb. 2: Prüfkammer für eine Bipolarplatte Korrosion auch anderer Komponenten im Kreislauf führen. Zur Entwicklung von Prüfmethoden und -sequenzen werden Laborsysteme eingesetzt, in denen Wechselplatten die Anpassung auf spezielle Geometrien von Bipolarplatten erlauben. Ein Beispiel ist in Abb. 2 gezeigt. Die Prüfkammer und die Gasversorgung sind auf einen zu definierenden maximalen Prüfdruck, meist im einstelligen bar-Bereich ausgelegt. Die Gasversorgung kann mit einem oder mehreren unterschiedlichen Prüfgasen (z. B. Helium und Formiergas 95/5), Druckluft und Spülgasen realisiert werden und weitere mess- und regeltechnische Funktionen beinhalten. Die Messtechnik kann ebenfalls flexibel gestaltet werden und neben Sicherheitsfunktionen unterschiedliche Detektoren wie die in Abb. 3 gezeigte massenspektrometrische Lecksuchdetektoren oder Durchflussmessgeräte beinhalten. Die Auswahl des richtigen Prüfverfahrens Die Laborprüfung gibt wichtige Hinweise auf die Entwicklung einer industriellen Serienprüfung. Dies gilt sowohl für die Einflüsse des Prüfobjekts, Strömungswiderstände oder Memoryeffekte als auch für die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Messtechnik bei sehr kurzen Taktzeiten. Das Spektrum der potenziellen Prüftechnik reicht von Testmethoden mit Luft als Prüfgas (Druckabfallmessung und Micro-Flow) bis zu hochempfindlichen und automatisierten High-Speed-Verfahren wie der Helium-Lecksuche. Klassische Modellierungen von Pump- und Befüllzeiten versagen oft bei sehr kurzen Taktzeiten. Daher sind Laborversuche oder Machbarkeitsstudien mit direktem Vergleich der alternativen Messtechniken der optimale Weg zu einer fertigungsbegleitenden Prüfung mit den geforderten kurzen Taktzeiten in der Großserienproduktion. Autor: Dr. Rudolf Konwitschny, Market Segment Industry, Leak Detection Application Team, Pfeiffer Vacuum GmbH, Asslar, Deutschland Abb. 3: Prüfgeräte für Bipolarplatten und -stapel 20 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2022
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