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燃料電池は基本的に、電解質膜を挟んだ2つの電極のスタックから構成されています。固体高分子型燃料電池（PEMFC）では、イオン（プロトン）伝導性を高く維持し、最適な性能を発揮するために、電解質は水和状態にある必要があります。このような燃料電池の加湿は不可欠なものです。これが、自動車用アプリケーションに使用される典型的なプロセスです。
アプリケーション要件
ユーザーは、正確なガス流量を設定し、さらに燃料電池の各側面に制御された方法でガス流を加湿するソリューションを必要としていました。ガス流量、水蒸気含有量、燃料電池のタイプなど、多くの入力パラメーターの役割を調査するため、小流量を含む幅広いガス流量が必要であり、作業ポイントを迅速に変更する必要があります。
重要なトピック
重要なトピック
作業ポイントの迅速な変更
小流量でも一定の加湿が可能
媒体の正確な制御と測定
全パラメーターを通しての品質保証
プロセスソリューション
ブロンコスト社のソリューションは、基本的に温度制御された混合気化装置（CEM-system）で構成され、制御された水蒸気の流れを発生させ、それを燃料電池に供給します。水素と酸素（または空気）は、水蒸気流のキャリアガスとして機能します。このCEMシステムでは、EL-FLOW SelectまたはEL-FLOW Prestigeサーマルマスフローコントローラが水素、酸素/空気のガスフローを制御し、mini CORI-FLOWまたはLIQUI-FLOWリキッドフローコントローラが水フローを供給します。これらの機器のフローはCEMユニットに入り、そこで蒸気とガスの混合物が生成されます。
燃料電池テストベンチで行われる研究開発の目的は、個々のコンポーネント（電解質膜、スタック数）と燃料電池のプロセス条件を最適化することです。水素、酸素、空気、水の流量とその比率が入力パラメーターであり、セル電圧と電流という燃料電池の性能が出力パラメーターとして測定されます。
疑問点として挙がってくるものは例えば、水素や空気が過剰に添加されるとどうなるのか、水分はどのような影響を及ぼすのか、異なる膜のタイプはどのような役割を果たすのか、などです。
EL-FLOW SelectまたはEL-FLOW Prestigeのガス流量は特定の用途に適合します。可能な限り低い圧力差で高い精度が要求されますが、これらの熱式ガス流量計はこの作業に適しています。水蒸気供給に関しては、主にCEMの混合バルブに依存する非常に高いレベルの制御安定性を生み出すことができます。
このアプリケーションでは、シングルスタック研究の場合、典型的な水流量の範囲は、燃料電池に供給される毎時100グラムから1000グラムで、相対湿度が5から95％の範囲になるように、酸素と水素のキャリアガスの量を合わせます。それに加えて、1時間に1グラムまでの水流制御も技術的に可能です。
いくつかの燃料電池は、最終的には高圧で、メンブレン上の圧力差を可能な限り小さくし、両電極側で等しい圧力で運転されることになります。シングルスタック研究のための現在のセットアップは、より高い圧力でより良い性能を発揮する特定のタイプのメン
ブレンを使用して100 barまでの測定が可能です。絶対圧と差圧はブロンコスト社のIN-PRESSモデルで制御されます。ブロンコスト社のCEMシステムは通常、シングルスタックで使用されるような低水流量、最大1000 g/hの水流を正確に測定するために使用されます。
自動化と通信に関して、マスフローコントローラと気化システムには、測定セットアップに統合されるいくつかの制御バスシステムがあります：アナログ信号、PROFIBUS、FLOW-BUS、およびPROFINETやEtherCATのようなシステム。このような研究環境ではLabVIEWがよく使用されます。こうすることで、すべてのプロセスパラメーターが即座に利用でき、これらの値を制御可能にし、優れたモニタリングと品質保証を可能にします。
その作動原理により、CEMをベースにした気化システムの作動点を素早く変更することができます。これは従来のバブラーと比べ、特にガス流量が多い場合に大きな利点となります。
燃料電池の分野で20年以上の経験があります。燃料電池の加湿用気化システムに関するアドバイスが必要な場合は、私たちにご相談ください。
「ブロンコスト社のCEMシステムのおかげで、ガスフローと加湿を正確に制御することができ、燃料電池テストベンチを大幅に最適化することができました。パラメーターの柔軟性と迅速な調整は我々の研究に不可欠でした。」
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