В сложных задачах по тестированию в области биполярных пластин топливных элементов, для клиента была разработана и изготовлена новая система, способная непрерывно тестировать три цепи биполярных пластин. Биполярные пластины являются сердцем водородных топливных элементов. Сотни, а иногда и тысячи биполярных пластин собираются вместе, образуя так называемый топливный элемент, который устанавливается в транспортном средстве. Каждая биполярная пластина содержит три канала: два для технологических газов (водорода и кислорода) и один для контура охлаждающей жидкости. Эти три канала должны иметь надежное уплотнение как с внешней стороны, так и между собой.

Модульный детектор утечек для биполярных пластин

    Для биполярных пластин был разработан новый детектор утечек гелия, использующий модульный подход. Типичная система включает в себя как минимум один главный модуль, который также содержит шкаф управления и операционные компоненты. Однако система может быть расширена по мере необходимости и может быть оснащена роботизированной системой для полностью автоматической загрузки. В нормальных условиях в тестовую камеру вставляются две биполярные пластины.

    Когда две биполярные пластины попадают в систему, вокруг них закрывается форма. Этот инструмент сам по себе образует вакуумную камеру для тестирования на внешние утечки. Одновременно его уплотнения и клапаны позволяют последовательно тестировать соответствующие каналы на пластинах в вакуумной камере. Здесь не используется чистый гелий по соображениям стоимости и необходимости поддержания низкого уровня фонового гелия: сама система генерирует тестовую газовую смесь, содержащую 10% гелия. Однако для того, чтобы использовать эту разбавленную тестовую газовую смесь, чувствительность системы должна быть в 10 раз выше, чем при тестировании с использованием чистого гелия. В настоящее время, при использовании детектора утечек типа I для тестирования герметичности биполярных пластин, система может измерять минимальный предел скорости утечки гелия, равный 1×10^-5 мбар·л/с, при концентрации гелия 10%.

    В процессе разработки новой системы для тестирования биполярных пластин, фоновое содержание гелия первоначально оказалось проблемой. В процессе выхлопа фоновое содержание гелия не снижалось и не стабилизировалось, а демонстрировало неожиданные пики. Инженеры завода обнаружили, что мертвые зоны в лаборатории и форме являются источником гелия. Для устранения этих источников гелия были предприняты структурные меры, включая разработку новых направляющих устройств, улучшение технологии клапанов и установку более крупных турбомолекулярных насосов. Это также является одной из причин, по которой удалось контролировать фоновое содержание гелия и значительно сократить время выхлопа.

    Благодаря новой технологии время цикла сократилось до 12 секунд, а весь тестовый цикл, включая подачу системы, три выхлопа и три тестовые процедуры, теперь занимает всего 48 секунд. Это означает, что система может тестировать одну биполярную пластину на каждой рабочей станции каждые 24 секунды. Поскольку каждый главный модуль может быть расширен с помощью дополнительных модулей, пропускная способность удваивается. Это сокращает эффективное время цикла до 12 секунд, что эквивалентно 300 биполярным пластинам в час.