- ¿Cuál es la función principal de los equipos de prueba de pilas de combustible?
- ¿Cuáles son los diferentes tipos de equipos de prueba de pilas de combustible?
- ¿Cuáles son los criterios de rendimiento clave de los equipos de prueba de pilas de combustible de última generación?
- ¿Cuáles son los principales casos de uso de dichos equipos de prueba para sistemas de pilas de combustible de hidrógeno?
- ¿Cuáles son los componentes de los equipos de prueba de pilas de combustible y su función?
- Aseguramiento de la calidad
- ¿Cuáles son los protocolos más importantes para las pruebas de pilas de combustible?
- ¿Cuál es la principal diferencia entre probar una pila de combustible y probar una pila de pilas de combustible? ¿Qué tienen en común estas pruebas?
- ¿Cuánto tiempo se suele probar una pila de combustible? ¿Existe un estándar de mercado?
Eche un vistazo a equipos de ensayo para pilas de combustible de los principales proveedores en nuestro mercado!
¿Cuál es la función principal del equipo de prueba de pilas de combustible?
Una pila de combustible es un dispositivo complejo compuesto por muchos componentes con diferentes funciones, propiedades de los materiales y características. Como tal, se necesita algo más que unos pocos parámetros para clasificar una pila de combustible según sus principales características y límites operativos. Los equipos de ensayo de pilas de combustible permiten caracterizarlas, ya sea durante la fase de desarrollo, para facilitar la optimización de un diseño y de los materiales utilizados, o durante la producción, para evaluar y comparar las distintas unidades producidas. El equipo de pruebas de pilas de combustible se despliega desde un conjunto central, conocido como estación de pruebas de pilas de combustible, también llamado banco de pruebas o banco de pruebas.
¿Cuáles son los diferentes tipos de equipos de prueba de pilas de combustible?
En función del nivel en el que opera el equipo de pruebas, podemos distinguir dos tipos diferentes:
a) Equipos de prueba de celdas, o equipos de prueba de pilas
Este equipo de prueba sustituye esencialmente el papel de los componentes de equilibrio de planta en un módulo de celda de combustible de hidrógeno, creando así condiciones bien definidas y bien controladas para una sola celda o una pila completa.
Ejemplo: estación de prueba SOFC para pruebas convenientes de celdas individuales y pilas cortas
b) Equipo de prueba de sistemas (módulos) de pilas de combustible
El equipo para probar un módulo de celda de combustible completo está más relacionado con los sistemas de control y las estrategias de control utilizadas en un módulo de celda de combustible. Por lo general, cuenta con varios sensores para monitorear el estado del sistema. Este artículo describe solo la primera categoría, es decir, el equipo de prueba de celdas individuales y de pilas.
Aparte de esto, el equipo de prueba de celdas de combustible también difiere según la tecnología específica de celda de combustible de hidrógeno. Una estación de prueba de celdas de combustible PEM debe abarcar una variedad de dispositivos, según sea necesario para celdas y pilas, según se utilice PEM de baja temperatura o PEM de alta temperatura. Por el contrario, la tecnología de celdas de combustible de hidrógeno de óxido sólido requiere un conjunto de implementos marcadamente diferente para las pruebas en comparación con los utilizados para las pruebas de celdas de combustible PEM.
¿Cuáles son los criterios clave de rendimiento de los equipos de ensayo de pilas de combustible de última generación?
Los criterios de rendimiento exactos para los equipos de prueba de celdas de combustible difieren según el caso de uso específico y el procedimiento de prueba de celdas de combustible real. Existen diferentes requisitos para la prueba de celdas individuales pequeñas y pilas grandes de grado automotriz. Sin embargo, las siguientes características pueden considerarse como estándar de la industria para la prueba de celdas y pilas:
- Estación de prueba de celdas de combustible totalmente integrada y automatizada para operación sin supervisión
- Sistema de seguridad integrado con gestión de alarmas
- Materiales humedecidos hechos de acero inoxidable (316L) o teflón
Estos son los criterios que se pueden utilizar para comparar estaciones de prueba de diferentes fabricantes:
- Precisión de los sistemas de control para partes individuales de la tecnología (ver a continuación).
- Dinámica del cambio del punto de ajuste, importante, por ejemplo, para el control del punto de rocío y la tasa de cambio de la temperatura del punto de rocío.
- El grado en que se puede personalizar el equipo.
- Qué tan fácil de usar y personalizable es la interfaz de usuario para el software.
¿Cuáles son los principales casos de uso de estos equipos de pruebas para sistemas de pilas de combustible de hidrógeno?
En general, los equipos de prueba de celdas de combustible se utilizan tanto en I+D como en producción, específicamente en pruebas de fin de línea o EoL. Las estaciones de prueba de celdas individuales pequeñas se utilizan para el desarrollo de materiales en el conjunto de electrodos de membrana (catalizadores, ionómeros, aglutinantes, etc.). Las estaciones de prueba de pilas se pueden utilizar para validar un diseño de pila específico durante el desarrollo de la pila (diseño de placa bipolar, geometría de canal de flujo, etc.), para probar los límites de operación (pruebas de ciclo de accionamiento) o la durabilidad a largo plazo, o para comparar cada pila fabricada individualmente durante la producción.
¿Cuáles son los componentes del equipo de ensayo de pilas de combustible y su función?
Una estación de pruebas de pilas de combustible típica se compone de:
a) Líneas de acondicionamiento de gas (ánodo y cátodo)
- Entrada de gas: conecta la estación de prueba con las líneas de distribución de gas del laboratorio
- Controlador(es) de flujo másico: controla el caudal de la corriente de gas
- Sistema de humidificación: controla la humedad de la corriente de gas
- Sistema de calentamiento de gas: controla la temperatura de la corriente de gas
- Regulador de contrapresión: controla la presión a la que opera la celda/pila
- Separador de agua: elimina el agua líquida de la corriente de salida
b) Sistema de refrigeración líquida (si procede)
- Controla la temperatura de una celda/pila e interactúa con el circuito de enfriamiento primario utilizando el agua de enfriamiento del laboratorio a través de un intercambiador de calor.
c) Carga electrónica o potenciostato con EIS
- Se conecta eléctricamente a los terminales de la célula/pila y proporciona técnicas de caracterización.
Garantía de calidad
Por supuesto, el propio equipo de prueba debe estar homologado, estandarizado y calibrado para proporcionar resultados fiables y consistentes. Esto incluye las pruebas realizadas antes de la puesta en servicio del equipo de prueba de pilas de combustible. La funcionalidad de cada parte específica de la tecnología y sus controladores se prueban antes de su puesta en funcionamiento.
También son necesarias inspecciones periódicas durante el uso. En concreto, el equipo de prueba debe inspeccionarse periódicamente para comprobar la estanqueidad de las líneas de gas presurizado.
¿Cuáles son los protocolos más importantes para las pruebas de pilas de combustible?
Los protocolos para la prueba de celdas de combustible difieren según el tipo de celda de combustible y la aplicación de la tecnología. En general, existen varios protocolos que se pueden seguir:
- Protocolo de prueba armonizado de la UE para PEM MEA
- Prueba de esfuerzo acelerada de componentes de celdas del DOE
¿Cuál es la diferencia principal entre probar una pila de combustible y probar una pila de células de combustible? ¿Qué tienen en común estas pruebas?
En un banco de pruebas de pilas de combustible, las líneas de acondicionamiento de gases y un circuito de refrigeración se dimensionan en función de la potencia máxima del dispositivo probado, ya que esto determina el consumo de gases y la producción de calor. Para esta parte de la estación de prueba no es muy relevante si el dispositivo bajo prueba (DUT) es una celda individual de gran área o una pila con una superficie de celda más pequeña. El criterio principal es si tienen una potencia de salida máxima comparable. Sin embargo, la carga electrónica o el potenciostato siempre deben seleccionarse para una configuración específica, ya que su corriente y voltaje máximos determinan el tipo de DUT que se puede probar.
¿Cuánto tiempo se suele probar una pila de combustible? ¿Existe un estándar de mercado?
La duración de una prueba puede variar desde varios minutos hasta la medición de una característica de corriente-tensión durante varios meses. Este último caso representaría una prueba de durabilidad. Como resultado, los requisitos de tiempo de las pruebas dependen en gran medida del caso de uso específico.
Contenido aportado por Leancat
Leancat s.r.o. desarrolla y fabrica equipos profesionales para pruebas de pilas de combustible. Basándonos en los amplios conocimientos adquiridos en el desarrollo y la aplicación de la tecnología de pilas de combustible, podemos ofrecer a los clientes, tanto del mundo académico como de la industria, una amplia cartera de estaciones de prueba de pilas de combustible para pilas de combustible PEM y SOFC. Las configuraciones estándar cubren rangos de potencia de 100 W a 20 kW y ofrecemos una variedad de opciones de personalización basadas en las peticiones de nuestros clientes.
Última actualización: 15.1.2023