Test Funzionale
TEST DI SVUOTAMENTO E RIEMPIMENTO DEL MODULO DI ASSEMBLAGGIO PEM FUEL CELL
Il circuito di raffreddamento è una parte essenziale dello stack PEMFC, in quanto consente la circolazione del fluido refrigerante attraverso ogni piastra bipolare del gruppo. Lo scopo del circuito di raffreddamento è quello di monitorare la temperatura del sistema durante il funzionamento e mantenerla all'interno di uno specifico range, per ottenere l'efficienza e garantire la durata delle MAE. Un fluido deionizzato viene solitamente impiegato per minimizzare i rischi elettrici legati all'alta tensione prodotta dello stack durante il funzionamento: l'acqua deionizzata (< 10 us/cm) o una miscela di essa con glicole sono le due soluzioni più comuni.
Dopo l'assemblaggio completo dello stack PEMFC e dopo il test di tenuta di tutti i suoi circuiti, compreso il circuito di raffreddamento, un passo importante è riempire quest'ultimo con fluido refrigerante per la prima volta. Infatti, è importante valutare la corretta funzionalità del sistema.
Quindi, la fase di riempimento e svuotamento è un passo importante nel test di fine linea di uno stack PEMFC, ma è anche utile per preparare la pila per ulteriori procedure di prova (ad es. test HV con circuito di raffreddamento riempito).
Prova di svuotamento/riempimento a doppia stazione per PEMFC SAM (Stack Assembly Module), Single Stack e Two Single Stacks, con carico/scarico manuale (una console fornita dal cliente consente l'integrazione del DUT con il banco prova).
Principio di misura: rilevamento delle bolle attraverso il flusso d'acqua (sia il conteggio che la misurazione del diametro), basato sul metodo a ultrasuoni.
Il banco dispone di due stazioni indipendenti, assemblate su un telaio in acciaio verniciato saldato con pannelli di copertura e porta automatica. L'armadio contenente il quadro elettrico, si trova sul lato sinistro del banco, mentre i componenti di processo pneumatici si trovano sul lato destro. Tutti i componenti del circuito dell'acqua, come i serbatoi e le pompe, si trovano nella parte in alto sul posteriore del banco. L'accesso alle stazioni è protetto da barriere fotoelettriche di sicurezza. Per il funzionamento della macchina sono necessari solo l'alimentazione elettrica, l'acqua e l'aria.
Le due stazioni sono concepite per essere completamente indipendenti e per essere in grado di lavorare contemporaneamente e in modo asincrono. Pertanto, entrambi sono forniti da PC dedicati, HMI, PLC e lettori DMX.
Anche la gestione dell'acqua è indipendente, con un grande serbatoio per il riempimento dell'acqua (120 L) e un serbatoio più piccolo per la raccolta dello smaltimento dell'acqua dopo lo svuotamento dell'acqua (30 L). Entrambi sono dotati di un proprio set di sensori full/empty, gestiti dai PLC per consentire il funzionamento automatico delle due stazioni. Una valvola dedicata consente all'acqua di fluire dal serbatoio di svuotamento al serbatoio di riempimento più grande. La gestione di tutto il sistema è attentamente studiata per ottimizzare il consumo di acqua deionizzata, minimizzando l'approvvigionamento idrico e minimizzando lo smaltimento dell'acqua dal banco.
Tutto il circuito dell'acqua e i suoi componenti sono adatti per l'acqua deionizzata. Nel circuito è installato anche un set di dispositivi per la gestione deionizzata dell'acqua e il controllo della conducibilità elettrica, consentendo la misurazione continua della velocità di deionizzazione dell'acqua e mantenendola sotto la soglia massima consentita (10 us/cm). Vengono installate due pompe per l'acqua, una per il ricircolo dell'acqua all'interno del circuito della stazione di riempimento, una per lo smaltimento dell'acqua nella stazione di svuotamento.
L'apparecchio viene azionato automaticamente e consente l'accoppiamento tra il banco e l'interfaccia dello stack in prova, mediante una piastra multiraccordo.
Il banco incorpora due PC industriali che svolgono funzioni HMI mentre la supervisione del processo è fatta da due PLC. Il software è configurabile in modo che sia possibile:
- Impostare i parametri della macchina
- Creare diverse ricette, in base ai parametri di prova richiesti
- Gestione del ciclo automatico e manuale
- Imposta contatori e dati di produzione
- Gestire i livelli di accesso
- Armadio elettrico dedicato
- Facile accesso al circuito di processo tramite porte anteriori
- Interfaccia touch screen HMI configurabile
- Pannello pulsante e segnali luminosi per la facilità dell'operatore
- Due stazioni indipendenti
- Gestione ottimizzata dell'acqua
- Circuito e gestione acqua deionizzata (sensori e unità di deionizzazione attiva)
- Sensore di temperatura per la gestione sicura dell'acqua
- Sistema RFID e lettore Datamatrix per la tracciabilità
- Sono disponibili interfacce IT e sono implementati i protocolli di trasmissione MQTT (Message Queue Telemetry Transport) e TCP/IT (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
- Portata acqua: 10 L/min
- Pressione acqua: 1 - 2 bar abs
- Conducibilità elettrica dell'acqua: < 10 us/cm
- Rilevamento bolle: > 3 mm di diametro
- Volume serbatoi acqua: 120 L + 30 L
