Измерение влажности в топливных элементах

Один из главных мировых экологических трендов последних лет – развитие альтернативных систем производства электроэнергии. Получение экологически чистой энергии подразумевает снижение выбросов СО2. Один из способов – получение энергии с помощью топливных элементов, которые преобразуют химическую энергию в электрическую и тепловую напрямую и без сгорания.

На эффективность топливного элемента большое влияние оказывает баланс влажности и температуры внутри него. Таким образом, данные параметры подлежат тщательному мониторингу. Но сложная рабочая среда требует от измерительных приборов способности выдерживать постоянные серьезные нагрузки, не теряя высокой чувствительности и высокой точности. Для использования в данной сфере производитель E+E Elektronik предлагает датчик влажности и температуры HTS801.

Принцип действия топливных элементов следующий. Непрерывно подаваемый водород (топливо) и кислород (окислитель) вступают в химическую реакцию, энергия которой преобразовывается в электрическую. Наиболее распространенный тип топливных элементов оснащен полимерной электролитной мембраной, где подаваемый водород реагирует с помощью катализатора на аноде и образует электроны и протоны. Протоны проникают через мембрану к катоду и вступают там в реакцию с подаваемым кислородом, образуя воду (пар). А электроны образуют электрический ток, разряжаясь через внешнюю цепь.

Задача: Контроль влажности топливного элемента для повышения его эффективности

Топливные элементы получили широкое применение, их ключевые сферы – стационарное децентрализованное получение электроэнергии и автомобильная промышленность. Эффективность топливного элемента зависит от ряда факторов, некоторые из них определяются условиями среды внутри элемента. Если уровень влажности и температуры не контролируется и выходит за рамки рекомендованных значений, катализатор и мембрана быстрее выходят из строя. При этом элемент теряет энергию и может быть разрушен. Полимерную мембрану устройства необходимо постоянно поддерживать во влажном состоянии. От этого зависит ее протонная проводимость, а значит производительность и срок службы топливного элемента. Обычно влажность мембраны поддерживают, увлажняя прецизионным водяным насосом водород и кислород, подаваемые в топливный элемент. Контролировать и своевременно корректировать этот процесс позволит измерение влажности потока топлива.

Решение: Датчик влажности и температуры HTS801 от E+E Elektronik

Для использования в топливных элементах E+E Elektronik предлагает датчик влажности и температуры для испытательных стендов HTS801, который работает с высокой точностью и долговременной стабильностью даже в суровых условиях: контролируемый нагрев чувствительных элементов позволяет точно измерять даже в условиях высокой влажности.

Для обеспечения постоянного увлажнения мембраны и контроля данного процесса датчик следует устанавливать непосредственно после увлажнителя в системе подачи кислорода.