SOFC-Stack: Teststation zur Überprüfung am Ende der Fertigungslinie
Das „End-of-Line-Testing“, also die Überprüfung am Ende der Fertigungslinie, ist unabdingbar für den Fertigungsprozess, handelt es sich doch dabei um den letzten Test, der durchgeführt wird, bevor ein Produkt die Fabrik verlässt. Die End-of-Line-Station ist ein Prüfsystem, das am Ende der Montagelinie der Brennstoffzellen aufgestellt ist. Es ermöglicht die Qualitätskontrolle und die Leistungsprüfung des SOFC-Brennstoffzellenpakets (Stack) durch Überprüfung der wichtigsten Parameter der Komponente.
Getestet wird ein Typ SOFC-Stack, der aus 70 Zellen besteht, die in.10 verschiedene Cluster gruppiert sind. Mit einer anderen Stack-Schnittstelle und gegebenenfalls einer Software-Änderung ist es auch möglich, andere Arten von Stacks ähnlicher Größe zu prüfen.
Bei dem hier durchgeführten Diagnosetest geht es um die Polarisationskurve bei 700°C. Bei diesem Test wird die Spannung jedes Stackclusters gemessen, wobei der Strom nach und nach verstärkt wird. Der Prüfstand erzeugt eine (vom Kunden festgelegte) Heizkurve, die aus der graduellen Erhitzung des Stacks bis zu einer Höchsttemperatur von 910 °C und einer kontrollierten Abkühlung des Systems bis auf Raumtemperatur besteht.
Die Station wird über einen elektrischen Schaltschrank gesteuert, der dazu ausgelegt ist, fünf weitere Stationen zu verwalten.
Diese Prüfung ist die wichtigste in der gesamten Fertigungskette von Brennstoffzellen, da sie die perfekte Funktionstüchtigkeit des Produkts gewährleistet und sicherstellt, dass es tatsächlich in die Brennstoffzelle eingebaut werden kann. Außerdem garantiert sie, dass die Anforderungen des Markts an die Qualität und den Sicherheitsstandard erfüllt sind.
Die Maschine beinhaltet eine Station, die an Rahmen aus Aluminiumprofilen montiert ist, bedeckt durch abnehmbare Paneele. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Ofen, dessen Hauptkörper horizontal verschoben wird, um den zu prüfenden Stack zu umschließen. Es ist auch möglich, eine automatische Schließvorrichtung (pneumatisch oder elektrisch) vorzusehen.
An der Vorderseite befindet sich ein kleiner lokaler Schaltkasten, der die Messinstrumente, die im Prüfstand eingebaut sind, steuert.
Auf der Rückseite hat die Station drei einzelne Einlassöffnungen für die Prozessgase Luft, Stickstoff und Wasserstoff. Die Prozesskreise entwickeln sich von diesen Öffnungen aus und die Gase werden auf die Betriebstemperatur des Stacks vorgeheizt. Am Austritt aus dem Stack werden die Abgase mit Verdünnungsluft gemischt und zum Abzug geleitet.
Aus Sicherheitsgründen ist im hinteren Teil des Prüfstands ein Wasserstoffsensors eingebaut, um eventuelle Lecks in Armaturen und Flanschen zu erfassen.
Die elektrische Schalttafel ist in einem eigenen Schrank untergebracht. Außerdem befindet sich im Steuerschrank die elektronische Last, d.h. die elektrische Vorrichtung, die die Durchführung der Polarisationskurve ermöglicht.
Eine lokale Bedienoberfläche mit Touchscreen ist in die Station integriert und zeigt die wichtigsten Parameter an. In den Steuerschrank ist zudem ein zentraler Industrierechner integriert, der mit der SPS der Station kommuniziert und die Daten verwaltet.
Die Maschine ist mit dem CE-Kennzeichen gemäß den Europäischen Normen und mit einem ATEX-Zertifikat.
In der Station werden SOFC-Stacks mit einer Nennleistung von 1,5 kW getestet.
- Bewertung der Qualität des Produkts, der Stabilität und des Ertrags des Fertigungsprozesses.
- Zuverlässige Erfassung fehlerhafter Antriebe, Senkung der Ausschussquote und Maximierung der Produktionsleistung.
- Gewissheit, dass die hergestellten Stacks die entsprechenden Spezifikationen und Standards erfüllen.
- Hinweis darauf, wann mit der Behebung von Problemen begonnen werden muss, um die Ausschussquoten zu senken.
- Erfahrungen, die in einem stark wachsenden neuen Marktsegment gesammelt werden, um andere Kunden bei der Entwicklung ähnlicher Projekte zu unterstützen
Basiskonfiguration der Maschine:
| Elektrische Stack-Nennleistung |
1,5 kW |
| Betriebstemperatur |
up to 910°C |
| Qualifizierungszeit | 24 h |
| Dauer des Polarisationstests | 45 min |
| Manuelles Be- und Entladen (Hochrüstung für halbautomatisches und automatisches Be- und Entladen möglich) |