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Stromversorgungen & DC-Lasten

Brennstoffzellen einfach und effizient testen

19. Juli 2021, 10:38 Uhr | EA Elektro-Automatik (kv)

Brennstoffzellen testen leicht gemacht: Das ermöglichen die bidirektionalen DC-Stromversorgungen und regenerativen DC-Lasten von EA Elektro-Automatik.

Mit der steigenden Nachfrage nach sauberer Energie wächst auch die Nachfrage nach Leistungselektronik zum Entwickeln und Testen von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Hierfür bietet EA Elektro-Automatik die passenden Geräte, etwa DC-Stromversorgungen und regenerative DC-Lasten.

»Als Reaktion auf die Nachfrage nach grüner Energie wächst der Markt für Brennstoffzellen mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 26,4 Prozent und wird bis 2025 voraussichtlich 848 Millionen US-Dollar erreichen«, schätzt Markus Schyboll, Geschäftsführer von EA Elektro-Automatik (EA), das Marktpotential ein.

Grundsätzlich charakterisiert man Brennstoffzellen durch die Bestimmung ihres Widerstands. In der Regel wird ihre Leistung über Polarisationskurven durch das Messen ihrer Spannung und ihres Stroms angegeben. Prüfingenieure müssen mehrere Charakterisierungs-, Leistungs- und Haltbarkeitstests durchführen, um nachzuweisen, dass die für die Brennstoffzellen geltenden Spezifikationen eingehalten werden. In einem Haltbarkeitstest beispielsweise setzt man den Brennstoffzellen-Stack unter Betriebsbedingungen einer kontinuierlichen Folge von Lade-/ Entladezyklen aus. So soll sichergestellt werden, dass der Stack später im Betrieb sicher und zuverlässig funktioniert.

»Zu den Einsatzgebieten von Brennstoffzellen gehören die Stromerzeugung für Nutzfahrzeuge wie Busse und Gabelstapler, Backup-Stromversorgungssysteme und andere Energiequellen. Um das Design und die Herstellung von Qualitäts-Brennstoffzellen zu gewährleisten, bieten wir unsere 2-Quadranten-Stromversorgungen EA-PSB 10000 und elektronische Lasten der Serie EA-ELR 10000 an. Sowohl die PSB-Stromversorgungen als auch die EA-ELR-Lasten können bis zu 30 kW Energie aufnehmen und ins Netz zurückspeisen, um das Testen von Brennstoffzellenstapeln jeder Größe zu ermöglichen«, so Schyboll.

Eingebauter Funktionsgenerator simuliert jeden Lastzustand

Sowohl die PSB-Stromversorgungen als auch die ELR-Lasten verfügen über einen integrierten Funktionsgenerator mit Arbiträrfunktion. Das vereinfacht sowohl die Charakterisierung als auch die Leistungs- und Lebensdauerprüfung von Brennstoffzellen.

Der eingebaute Arbiträrgenerator bietet zwei Vorteile: Im Gegensatz zu anderen Lasten, die einen separaten Funktionsgenerator benötigen, kann die ELR-Last den Test zur Bestimmung des Brennstoffzellenwiderstands durchführen. Zudem sind sowohl PSB-Stromversorgungen als auch ELR-Lasten in der Lage, die zu prüfende Brennstoffzelle dynamischen Laständerungen für Leistungs- und Lebensdauerprüfungen unterziehen.

Eigenschaften der Zellen

Die PSB-Stromversorgung verfügt außerdem über einen internen X-Y-Generator, mit dem sich der Ausgang einer Brennstoffzelle simulieren lässt. Bei verschiedenen Spannungen kann diese Stromversorgung ihren Ausgangswiderstand variieren, um eine Stromkennlinie der Brennstoffzelle bei der programmierten Spannung zu erzeugen. So bildet sie die drei Phasen der charakteristischen Leistung einer Brennstoffzelle nach.

Die Geräte der PSB-Serie bieten zudem die Möglichkeit, ihrem Ausgang Welligkeit und Rauschen hinzuzufügen. Damit lässt sich feststellen, wie gut ein brennstoffzellenbetriebenes Gerät unter einer Vielzahl von Bedingungen arbeitet.