Kühlkreislauf der Protonenaustauschmembran (PEM)

Eine Protonenaustauschmembran (PEM)-Brennstoffzelle erzeugt Strom durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff an der Anode spaltet sich in Protonen und Elektronen auf. Die Protonen bewegen sich durch die polymere Elektrolytmembran zur Kathode, während die Elektronen einen elektrischen Strom durch einen externen Stromkreis erzeugen. An der Kathode kombinieren sich Protonen, Elektronen und Sauerstoff, um Wasser als Nebenprodukt zu erzeugen.

PEM-Brennstoffzellen werden häufig im Transportwesen (z. B. Brennstoffzellenfahrzeuge), in der stationären Stromerzeugung und in tragbaren Energien eingesetzt. Ihre Akzeptanz hat aufgrund des Drucks für mehr sauberer Energielösungen, insbesondere in der Schifffahrt und im Energiesektor, zugenommen. Wir spielt eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur für diese Industrien. Weitere Informationen zu unseren Bemühungen zur Dekarbonisierung dieser Industrien sowie zu unserem zusätzlichen Lösungsportfolio finden Sie auf unserer Seite zur Marine-Industrie oder unserer Seite zur Energie-Industrie.

Die Integration von Polymerrohrleitungssystemen spielt eine entscheidende Rolle im Betrieb von PEM-Brennstoffzellen, indem sie den Transport von Gasen und Flüssigkeiten innerhalb des Systems ermöglichen. Diese Systeme bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber traditionellen Metallrohren, darunter Korrosionsbeständigkeit, reduzierter Leach-out und ein geringeres Gewicht.

Darüber hinaus haben Polymerrohrleitungssysteme durch die Erhaltung der Reinheit der Reaktanten und die Minimierung der Kontamination einen positiven Einfluss auf die Gesamteffizienz und Langlebigkeit von PEM-Brennstoffzellen. Weiterhin trägt ihre Haltbarkeit erheblich zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzellensystems bei.

PEM-Brennstoffzellen arbeiten typischerweise unter Umgebungsdruck bis etwa 6 atm. Höhere Drücke können die Leistungsdichte erhöhen, können jedoch die Effizienz des Systems beeinträchtigen, da mehr Energie für die Luftkompression benötigt wird.

• Bedeutung der Kühlung: Eine effektive Kühlung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Leistung und Lebensdauer von PEM-Brennstoffzellen. Die elektrochemischen Reaktionen erzeugen Wärme, die reduziert werden muss, um Überhitzung zu vermeiden. Übermäßige Temperaturen können die Membran und andere kritische Komponenten schädigen, was die Effizienz und Lebensdauer reduziert.
• Zu kühlende Komponenten: Wichtige Kühlkomponenten sind die Membran-Elektroden-Einheit (MEA), Bipolarplatten und Gaskontaktierungsschichten, die empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren.
• Kühlmedien: Gängige Kühlmedien sind Wasser oder Glykol-Wasser-Gemische. Diese Flüssigkeiten zirkulieren durch das System, um Wärme aufzunehmen und abzuleiten, damit die Temperaturen im gewünschten Bereich bleiben.

Polymerrohrleitungssysteme bieten für das Wärmemanagement in PEM-Brennstoffzellen Vorteile wie Korrosionsbeständigkeit, Wärmedämmung, Flexibilität und Kompatibilität mit verschiedenen Kühlmedien. Diese Vorteile verbessern die Leistung und Nachhaltigkeit von PEM-Brennstoffzellen unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Polypropylen (PP) wird aufgrund seiner überlegenen Materialeigenschaften häufig in Kühlkreisläufen eingesetzt und bietet mehrere deutliche Vorteile:

• Korrosionsbeständigkeit: PP bietet eine hervorragende Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien und Substanzen, die häufig in Kühlsystemen vorkommen, wie Wasser, Glykol und milde Säuren. Diese Beständigkeit verhindert Korrosion und verlängert die Lebensdauer des Rohrleitungssystems erheblich.
• Leicht und einfach zu installieren: PP-Rohrleitungssysteme sind viel leichter als traditionelle Metallalternativen, was das Handling und die Installation vereinfachen. Dies führt zu niedrigeren Arbeitskosten und kürzeren Installationszeiten, was die Gesamteffizienz eines Projekts erhöht.
• Überlegene Wärmedämmung: Die inherent Wärmedämmeigenschaften von PP helfen, Wärmeverluste oder -gewinne innerhalb des Kühlkreislaufs zu minimieren, wodurch die Gesamteffizienz und Leistung des Systems verbessert wird.
• Kosteneffektive Lösung: Im Vergleich zu vielen anderen Rohrmaterialien ist PP kosteneffektiver, was es zu einer wirtschaftlich tragfähigen Option für eine Vielzahl von Kühlanwendungen macht, ohne Kompromisse bei Leistung oder Haltbarkeit einzugehen.

Diese Eigenschaften machen unser schweissbares Polypropylensystem PROGEF zu einer idealen Wahl für Kühlkreisläufe, da es eine zuverlässige, effiziente und wirtschaftliche Lösung für verschiedene industrielle und gewerbliche Anwendungen bietet.

Erfahren Sie mehr über PROGEF.

Um den Betriebsbereich des schweissbaren Polypropylensystem (PP)  zu bestimmen, ist es wichtig, auf das Druck- und Temperatur-(pT)-Diagramm zu verweisen. Dieses Diagramm ist ein wichtiges Werkzeug für Ingenieure und Systemdesigner, da es detaillierte Informationen zu den Betriebsgrenzen des Materials unter verschiedenen Druck- und Temperaturbedingungen liefert.

Das pT-Diagramm für unser PROGEF-Portfolio beschreibt den maximal zulässigen Betriebsdruck für das Material bei unterschiedlichen Temperaturen. Durch die Konsultation dieses Diagramms können die Benutzer sicherstellen, dass ihr Systemdesign innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleibt, wodurch potenzielle Materialfehler vermieden und langfristige Zuverlässigkeit und Effizienz ermöglicht werden.

Um auf das pT-Diagramm des Systems zuzugreifen, besuchen Sie bitte unsere Online-Tools-Seite.: Druck-/Temperatur-Diagramme