Hidrojen yakıt hücrelerinde anoda hidrojen, katoda ise hava beslenir. Tipik olarak platin olan bir anot katalizörü, hidrojeni, katoda farklı yollar izleyen protonlara ve elektronlara ayırır; protonlar elektrolit içerisinden geçerken, elektronlar dış ortama güç verir. devre. Katotta her ikisi de oksijenle birleşerek su ve ısı üretir.
Spectrum Instrumentation'a göre "Asıl karar, optimum çıktı için yakıt hücresinin boyutunu seçmektir" - bu şirketten daha sonra bahsedeceğiz. "Daha büyük hücreler, daha büyük bir katalizör yüzey alanı olduğundan daha fazla güç çıkışı sağlar, ancak bu, özellikle tipik katalizör olarak platin kullanıldığında ağırlığı ve maliyeti artırır. Yakıt hücresi yığınındaki elektrotlar arasındaki boşluğun ayarlanması ve hücre içindeki gaz akışının iyileştirilmesi, boyutu artırmak yerine katalitik reaksiyonu ve dolayısıyla performansı iyileştirebilir."
Bunun ötesinde, diğer daha az belirgin sistem parçalarının tasarım ve işletim açısından optimize edilmesi gerekir; örneğin: katalitik yüzeyin tıkanmasını önlemek için atık su buharının çıkarılması ve ısı gidermenin en iyi verimlilik ve ömür için ayarlanması.
Hizmet ömrü konusunda: ZBT'ye göre ABD Enerji Bakanlığı, gerçekçi çalışma koşulları altında yakıt hücresi sistemi ömrü için hafif hizmet araçları için 8,000 saat, ağır hizmet kamyonları için 30,000 ve dağıtılmış güç sistemleri için 80,000 saat olarak hedefler belirlemiştir.
Hem tasarımı hem de çalışmayı teorik olarak desteklemek için ZBT, polimer elektrolit (PEM) yakıt hücresi işleminin kesin bir modeli üzerinde çalışıyor ve bunu deneysel ölçümlerle doğruluyor ve kalibre ediyor.
Bunun önemli bir unsuru katot yolunun dinamik olarak haritalanması ve modellenmesidir.
Spectrum'a göre "Bu modellere dayanarak kompresörün, gaz kelebeğinin ve aynı zamanda yakıt hücresi yükünün etkileşimini kontrol eden öngörücü bir kontrol modeli geliştirildi." "Bu, çalışmayı optimize etmek için kullanılıyor; yakıt hücresinin çalışma noktası mümkün olduğu kadar enerji verimli olacak şekilde seçilebilir ve hizmet ömrünün istenmeyen şekilde kısalması önlenebilir."
Test ve ölçüm şirketi Spectrum, deney teçhizatındaki enstrümantasyonun iyileştirilmesinde projeye dahil oluyor.
Bir yakıt hücresindeki ince taneli dinamikler ve reaksiyonun konumu, örneğin yerel reaktif tedarikinin engellenmesi veya yerel çalışma koşullarının sürdürülmesi açısından çok önemli olduğu ortaya çıktı.
ZBT'den Gössling, "Her saniyedeki veri yakalama hızının bize ihtiyaç duyduğumuz ince ayrıntı düzeyini sağlamadığını hemen fark ettik" dedi. “Artık veri hızı yakalamamızı 3Mörnek/s'ye çıkaran ve aynı anda yirmi veri kanalına sahip olan üç Spectrum sayısallaştırıcı kullanıyoruz. Bu, dinamik adım değişikliklerini analiz etmemizin yanı sıra üst üste binen yüksek frekansları inanılmaz bir ayrıntı düzeyinde analiz etmemizi sağlıyor."
Bunlar sekiz kanallı M2i.4652 sayısallaştırıcılardır. Gössling, "Kartların senkronizasyonu ve test ortamı ortamına bağlantı sezgiseldi ve ilk günden itibaren mükemmel çalıştılar" dedi.
ZBT, kuzeybatı Almanya'da, Hollanda sınırına yakın, Duisburg-Essen Üniversitesi'ne ait, kar amacı gütmeyen bir limited şirkettir.
Spectrum Instrumentation, PC kartları (PCIe ve PXIe) ve bağımsız Ethernet birimleri (LXI) dahil olmak üzere formatlarda sayısallaştırıcı ve sinyal üreteçleri sunar. Ürünlerini Almanya'da üretmektedir.