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工业CT,助力燃料电池技术发展全阶段
发布者:admin  点击:1167 发布时间:2022-1-18
汽车行业面临着巨大的挑战,尤其是新能源汽车(NEV)的发展。目前在交通运输中,电动汽车是驱动技术更迭的焦点,但电驱技术仍在个别方面存在局限性。除了快速发展的动力电池技术之外,氢气也可以作为长途运输的替代燃料,氢燃料电池被认为是未来电动汽车的关键技术。

燃料电池作为一项全新技术,与内燃机完全不同,从制造商到供应商的整个制造链都需要重新考量。RX Solutions创新的工业CT技术,通过提供一系列创新的质量保证解决方案确保电动汽车的可靠性、效率和安全性,来帮助燃料电池行业应对这一转变。
什么是燃料电池?
燃料电池不是燃料燃烧来发电,而是通过氢气和空气产生电化学反应从而为电动机供电。只要有燃料供应,它就能像电池一样产生工作,产生电能和热量。燃料电池由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。

燃料电池堆是最重要的组成部分。单个燃料电池只能产生少量电力,这就是为什么工程师通过双极板将它们分层堆叠的原因。在一辆乘用车里,一个完整的电池堆可以多达400个燃料电池。并且对于更高的功率要求,可以相应地增加堆叠的数量。
反应过程:2H₂+O₂ → 2H₂O
然而,大规模制造像燃料电池堆这样复杂的系统并非易事。每一个燃料电池堆都需要有非常高的效率。
二氧化碳零排放
目前氢气是一个热门话题,因为欧盟和世界上大多数发达国家都同意到2050年实现零排放。从2024年到2030年,氢技术必须成为推动能源转型综合解决方案的关键部分。从2030年起到2050年,可再生氢技术应达到成熟,并大规模应用,对于无法使用其他替代品的行业进行脱碳。氢能推动全球碳中和,是一种有效的零排放技术。到2050年,与交通运输相关的温室气体排放量需要减少90%。氢燃料电池和电动电池将为消费者提供两种“驱动方式”,将用于满足不同消费者的需求。
制氢的几种方法
氢气可以用几种方法生产:高温反应法、电解法、太阳能生物法。但产生的氢气由于其能量密度非常低,储存就相当复杂。此外,氢气作为易燃性气体,一旦与空气形成混合物则具有爆炸性,而这种风险需要降低到能投入公共使用的水平。而工业CT可以检测储罐的质量,以确保储存氢气的可靠性和安全性,在投放市场和公共安全方面扮演了重要的角色。
工业CT,助力燃料电池汽车全阶段(FCEV)
工业CT作为一种无损检测技术,涵盖了从纳米尺度到微米尺度的应用,适用于燃料电池生产的每一个步骤,无论是研发阶段还是批量生产,都可以依靠工业CT把控质量。

1、纳米级工业CT——适用于研发阶段
X射线纳米层析成像,也成为纳米级工业CT,是一种高达亚微米分辨率的三维渲染技术。这一技术是基于现有微米级工业CT的进一步发展,当空间分辨率提高时,单位内零件的结构更为清晰。“纳米”用于强调横截面的像素尺寸在纳米范围内,因此这种新技术被成为“纳米级工业CT”。
纳米级工业CT是一种能以高分辨率获得电极内部3D微观结构的强大方法。质子交换膜燃料电池(PEMFC),也称为聚合物电解质膜(PEM)燃料电池,是反应气体氢和氧的电化学交换产生电能的地方。工业CT能直接观测到这些堆叠体积内的缺陷,并显示其在电化学反应后的演变,有助于技术人员更好理解产生缺陷的原因及改善电池制造过程,使其发挥最大的利用价值。

2、微米级工业CT——适用于质量把控
在微米级精度上,工业CT可以以非破坏性的方式对将充满氢气的储罐进行扫描。氢气储存罐用于在高压下储存氢气,工业CT能以无损方式检查和观测整个储罐的外部和内部情况,避免造成氢气泄漏,与氧气接触造成安全隐患。

氢燃料储罐由碳纤维复合材料或碳纤维与金属合金复合材料制成。储罐的内部管线为高分子量聚合物,用作氢气渗透屏障。工业CT可以了解复合材料的微观结构以及控制和检查最终装配,对其进行全面检查,以寻找储罐可能存在的孔隙和裂缝。
3、制造过程中的在线检查
搭配工业CT,燃料电池电动汽车生产线可以实现自动监控,可以直接检测缺陷或漂移。同时工业CT提供了必要的灵活性,随着技术的进步,现在可以实现几秒钟完成对零件的扫描。对零件外部和内部特性的快速反馈,使得制造过程变得更加高效。
新能源电动汽车的部件比燃烧式汽车少,但需要进行全面的质量检查。工业CT作为一种新型的无损检测技术,适用于研发制造的全过程。

工业CT在氢燃料电池技术的优势
·使用于单个组件、完整组件
·适用于产品的整个生命周期
·对内外部结构进行全面检查
·仅单次扫描可完成多种分析
·节约时间成本、提高工作效率
·轻松实现自动化重复工作,包括对周期性重复工件可以实现轻松复制分析
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