Páratartalom mérés üzemanyagcellákban

Az erőforrás-takarékos, környezetbarát energiatermelés korunk divatos kifejezései. Az üzemanyagcella rendkívül hatékony és kibocsátásmentes alternatívája a hagyományos villamosenergia-termelési módszereknek. Az üzemanyagcellák a kémiai energiát közvetlenül és égés nélkül alakítják át elektromos energiává és hővé. Az üzemanyagcella hatékonysága alapvetően a cellán belüli víz- és hőmérséklet-egyensúlytól függ. Ezért még fontosabb, hogy ezeket a tényezőket hosszú távon megbízhatóan nyomon kövessük, ami nem könnyű feladat. A környezet és a hosszú élettartam rendkívül érzékeny mérőeszközöket igényel, amelyek ellenállnak az állandó igénybevételnek. Az E+E Elektronik az EE33 páratartalom érzékelővel és a HTE501 digitális páratartalom és hőmérséklet szenzorral ideális megoldást kínál.

Üzemanyagcella működése

Az üzemanyagcellák működési elve a folyamatosan adagolt üzemanyag (H2) és az oxidálószer (O2) kémiai reakcióenergiájának elektromos energiává történő átalakításán alapul. Az üzemanyagcellák egyik legelterjedtebb típusa a polimerelektrolit-membrános (PEM) üzemanyagcella. A PEM-ben a betáplált hidrogén egy katalizátor segítségével az anódon reagál, elektronokat és hidrogénmagokat (protonokat) képez. A protonok egy megfelelően áteresztő membránon keresztül a katódhoz jutnak, ahol az ott szállított oxigénnel reagálva vizet képeznek. Az elektronok egy külső áramkörön keresztül távoznak, és így elektromos áramot indukálnak.

Az üzemanyagcellák alkalmazási területei széles skálán mozognak. A decentralizált energiatermelésre szolgáló helyhez kötött változatok mellett különösen a járműipar az egyik legfontosabb ágazat.

Üzemanyagcella hatékonysága – nedvesség mérés

Az üzemanyagcellák hatékonyságát különböző tényezők korlátozzák. Az ezeket a tényezőket befolyásoló legfontosabb mechanizmusok közül néhány a cellán belüli környezeti feltételektől függ. Ha a hőmérsékletet és a páratartalmat nem szabályozzák megfelelően, a katalizátor és a membrán gyorsabban öregszik. A cella veszít teljesítményéből, és akár tönkre is mehet.

A membrán protonvezetőképessége és így az üzemanyagcella teljesítménye és élettartama a polimer membrán víztartalmával arányosan nő. Ezért ezt mindig nedvesen kell tartani. Ezt általában a hidrogén és az oxigén reakciógázok precíz vízszivattyúval történő párásításával érik el. A tüzelőanyag-áramlás páratartalmának mérése segítségével ez a folyamat folyamatosan nyomon követhető és szükség esetén beállítható.

A méréstechnikával szemben magasak a támasztott követelmények. A mérőműszerek számára a legnagyobb kihívást a magas páratartalmú környezet jelenti (>85% relatív páratartalom). Az érzékelőn keletkező páralecsapódás befolyásolja a megbízhatóságot és stabilitását, ami hosszabb távon pontatlan mérési eredményekhez vezet.