Испытательная техника для возобновляемой энергии
Энергоснабжение принципиально является одной из величайших и важнейших задач: энергетический сектор служит причиной примерно двух третей глобальных выбросов CO2. Расширение производства экологически чистой энергии из возобновляемых источников имеет решающее значение для противодействия изменению климата. Помимо энергии солнца, ветра и воды водородная технология на глобальном энергетическом рынке приобретает все большее значение для достижения цели углеродной нейтральности, внося свой вклад в защиту климата. Как материал, так и инфраструктура - по всей производственной цепочке в водородной промышленности - ставят новые и разнообразные задачи в области испытаний.
Водородная технология Солнечная энергия Технология изготовления аккумуляторов
Решения для водородной технологии
В течение продолжительного времени водород применяется в химической промышленности в качестве сырья и топлива, так как считается идеальным и универсальным энергоносителем будущего. Он является элементарной составляющей запланированного энергетического перехода, поэтому подходит для широкого спектра применений: например, в сферах промышленности, транспорта, электричества и тепла. Генерируемый из возобновляемых источников энергии зеленый водород снижает содержание парниковых газов, внося свой вклад в защиту климата.
Как наиболее часто встречающийся элемент водород доступен практически без ограничений, его можно использовать напрямую, перевозить и хранить в газообразном или жидком состоянии. Поэтому очень высокая плотность энергии и удобство применения в связанной форме делают его привлекательным источником энергии, который, однако, не является абсолютно беспроблемным в обращении.
Благодаря своей низкой плотности и малому сечению молекул, водород легко и быстро проходит через твердые материалы. Это приводит, например, у металлических материалов к водородному охрупчиванию и, как следствие, к сильному снижению прочности материала. Поэтому механические испытания являются важной составной частью определения характеристик и разработки новых материалов, которые должны безопасно и в течение длительного времени функционировать под воздействием водорода. Важные и критические в плане безопасности компоненты используются в следующих областях:
- Производство водорода (например, гальванические ванны)
- Транспортировка водорода (например, трубопроводы, клапаны)
- Хранение водорода (например, напорный резервуар для жидкого газа)
- Преобразование энергии (например, топливные элементы)
Механические испытания материалов требуют наличия прецизионной и адаптированной испытательной техники, которая позволяет определять надежные характеристики материалов под прямым воздействием водорода, очень высокого давления, очень низких температур, а также в течение длительных периодов времени.
Следующие примеры испытаний демонстрируют решения фирмы ZwickRoell, которые отвечают высоким требованиям водородной энергетики и вносят существенный вклад в дальнейшее развитие материалов и компонентов.
Решения для испытаний литий-ионных аккумуляторных элементов, аккумуляторных модулей и блоков батарей
Литий-ионный аккумуляторный элемент состоит из различных компонентов и материалов, которые по причине своих разнообразных функций подвергаются воздействию различных нагрузок. Поэтому на производстве материалы на различных этапах изготовления подвергаются воздействию электрохимических, термических и механических нагружений, чтобы соответствовать таким нагрузкам. Фирма ZwickRoell предлагает решения для испытаний литий-ионных аккумуляторных элементов, аккумуляторных модулей и блоков батарей любой сложности.
- Применяются различные материалы: электродный материал из алюминиевой или медной фольги, полимерные сепараторы (PE или PP), графитовые или титанатные электродные покрытия, покрытия из оксида лития, корпуса на основе алюминия (сплошные корпуса или ламинированная фольга) и т.д.
- Материалы испытывают в плане напряжений растяжения, сопротивления продольному изгибу, разрывной прочности, усилий сдвига, прочности сварных швов, адгезионной прочности, прочности к прорыву, упругости, напряжения температуры или прочности при сжатии. Дополнительно некоторые компоненты должны пройти функциональные испытания (например, определение усилий сдвига на клеммах, прочности предохранительных клапанов призматических ячеек на пробой или простая проверка прочности сварных швов разрядников.
- Литий-ионный элемент следует понимать с точки зрения его производственного цикла. Обнаружение механической деформации элемента путем надувания (набухания) в процессе зарядки играет важную роль при проектировании окружающей среды элемента аккумуляторной батареи. Другие вызовы: термостойкость в широком температурном диапазоне (от -40 до +120 °C), сопротивление вибрациям, циклическим нагружениям, а также процессам старения из-за электрохимических воздействий.