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New Energy: Ventile und Systemlösungen für die Brennstoffzellentechnik

Module und Lösungen für eine saubere Zukunft. Sie ist hoch effizient, weitgehend schadstofffrei und nahezu geräuschlos. Wegen dieser Eigenschaften gilt die Brennstoffzellentechnik als Hoffnungsträger bei der Suche nach alternativen, zukunftsweisenden Energieversorgungs- und Antriebskonzepten.

Das Prinzip ist dabei bestechend einfach: Die direkte Umwandlung chemisch gespeicherter Energie – beispielsweise die des Wasserstoffs – in Elektrizität. Die Idee fasziniert. Und sie weist den Weg. Doch von der Erzeugung dieses Stoffes, den die Natur nur in gebundener Form kennt, bis hin zur Produktion bezahlbarer, serienreifer Brennstoffzellensysteme sind noch intensive Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen nötig. Bürkert hat die Komponenten im Programm, die beide Prozesse entscheidend voranbringen. In der Sprache der Ingenieure gilt die Faustregel: Die Güte der Brennstoffzellentechnik ist proportional der Qualität ihrer Bauteile. Tatsächlich rückt bei den Experten immer mehr die Peripherie in den Blick – mit steuer- und regeltechnischen Modulen sowie der intelligenten prozesstechnischen Kopplung dieser Komponenten. Das ist das Terrain, auf dem sich Bürkert seit über 70 Jahren bewegt. Als einer der wenigen Anbieter, der die gesamte Prozesskette aus Messen, Steuern und Regeln abdeckt. 

So ist es kein Wunder, dass im Bürkert-Produktprogramm genau jene Komponenten zu finden sind, die für den Einsatz in der Brennstoffzellentechnik prädestiniert sind: Zertifizierte Module mit geringer Leistungsaufnahme, breitem Temperaturbereich, chemisch beständig und mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis. Oder die vielfach bewährte, hochpräzise Massendurchflussregler-Technik, die flexibel einsetzbar ist.

Zuverlässigkeit erwächst bei Bürkert aus einer hohen Fertigungskompetenz – Kunststoffspritztechnik, Spulenproduktion oder Prototypen- und Werkzeugbau erhalten Sie aus einer Hand. Und mit unseren Systemhäusern sind wir immer in Ihrer Nähe, wenn es um die Entwicklung ganz spezifischer, individueller Lösungen geht. Dabei muss individuell nicht gleich teuer sein, denn ab der Abnahme einer bestimmten Menge realisieren wir in unseren Fertigungsstätten Ihre individuelle Lösung zu einem überzeugenden Preis.

Einsatzgebiete von Bürkert-Lösungen in Brennstoffzellenanwendungen:

• stationäre Strom- und/oder Wärmeerzeuger
• APU (Auxiliary Power Unit)
• Notstromaggregate
• Hilfsfahrzeuge wie Gabelstapler, Busse etc.
• Reformersysteme
• PSA-Anlagen
• Wasserstoffgeneratoren
• BZ-Prüfstände

Bürkert-Leistungsprogramm für Brennstoffzellen-Anwendungen:

Magnetventile
Durchflusssensoren
Drucksensoren
Proportionalventile
Massendurchflussregler
Prozessventile
• integrierte Peripheriemodule zur Steuerung der Prozessmedien

Wasserstoffperipherie
Anodenperipherie
Peripherie Reformer/H2 Generator
Kathodenperipherie/Entwässerung
Kühlung
Prüfstandstechnik

 

Wasserstoffperipherie

Integrierte Systemtechnik: Zur Sicherstellung der Wasserstoffversorgung werden Komponenten benötigt, die zuverlässig den Hochdruck reduzieren und die Versorgung stabil halten. Hochdruck- und Mitteldruckregler reduzieren auf den gewünschten Niederdruck, Drucksensoren und -schalter überwachen die Gasspeicher und melden über ein Signal an die übergeordnete Steuerung zurück. Weitere nötige Komponenten sind Sicherheits- und Rückschlagventile sowie Magnetventile, die zum Automatisierungsgrad der Wasserstoffversorgung beitragen, sehr dicht absperren und hochdynamisch reagieren. Um den Handlingsaufwand so gering wie möglich zu halten, bietet Bürkert hochintegrierte Module an, die nach Kundenwunsch konzipiert werden – sowohl fluidisch, als auch mechanisch und elektronisch.

Wasserstoffperipherie

Medium: Wasserstoff trocken

Bürkert-Komponenten:

• Hochdruckregler zur Druckreduzierung (Hochdruck bis 300 bar auf Mitteldruck bis 10 bar)
• Mitteldruckregler zur Druckreduzierung (Mitteldruck bis 10 bar auf Niederdruck bis 0,5 bar)
• Absperrventile NC mit Zulassung
• Hochdrucksensor/-schalter
• Sicherheitsventil zur Druckentlastung

 

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Anodenperipherie

Effiziente Magnetventile: In unmittelbarer Anodenumgebung sind Medien wie Reformatgas oder befeuchteter Wasserstoff abzusperren oder zu regeln. Der Brennstoff muss dem Brennstoffzellenstack zugeführt oder abgeführt werden. Das geschieht mit oder ohne Wasserabscheidung und mit oder ohne Rezirkulation. Systemabhängig wird Anodenrestgas zurückgeführt und Stickstoffanteile werden herabgesetzt. Für alle diese Aufgaben sind Magnetventile erforderlich, die beständig für hohe Temperaturen und mit Reindampf befeuchtete Brenngase sind. Unter Beachtung der Sicherheitstechnik bieten sogenannte Impulsventile deutlich niedrigere elektrische Schaltleistungen (Wirkungsgradbeitrag) und Proportionalventile die Möglichkeit der zuverlässigen Druckregelung.

Anodenperipherie

Medien: Wasserstoff feucht, Reformat feucht

Bürkert-Komponenten:

• Absperrventile zum Steuern, resistent gegen DI-Reindampf, leistungsarm
• Drucksensoren/-schalter
• Druckregler für Niederdruck
• Proportionalventile
• Sicherheitsventil
• Wasserstoff-Durchflussmesser

 

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Peripherie Reformer/H2 Generator

Beständig und zertifiziert: Steht keine Wasserstoffinfrastruktur zur Verfügung müssen Brennstoffe reformiert oder Wasserstoff gasetechnisch hergestellt werden. In den typischen Applikationen liegen Brennstoffe wie Erdgas, Diesel oder LPG vor. Durch Reformierung wird ein wasserstoffreiches Gas (Reformat) hergestellt, das anschließend von unerwünschten Bestandteilen gereinigt wird. Kompakte Absperr- und Proportionalventile sind in der Lage, die Brennstoffe sicherzustellen bzw. abzusperren. Andere Magnetventile wiederum sind den Anforderungen des DI-Wassers gewachsen und bieten eine lange Lebensdauer. Größere Durchflussleistungen in Wasserstoffgeneratoren werden mit luftangetriebenen Prozessventilen, verfügbar von DN 15 bis DN 100, gesteuert. Höchste Lebensdauer und Dichtheit zeichnen diese Ventile aus, deren Antriebsluft entweder mit Bürkert-Steuerköpfen oder -Ventilinseln gesteuert werden kann.

Peripherie Reformer/H2 Generator

Medien u. a.: Erdgas, Diesel, LPG, DI-Wasser, Luft, Stadtwasser

Bürkert-Komponenten:

• Absperrventile NC mit Zul./Doppelventile
• Absperrventile NC zum Steuern, resistent gegen DI-Reindampf
• Durchflussmesser Gas
• Durchflussmesser DI-Wasser
• Wasser-Absperrventil, kleine Baugröße
• Prozessventile

 

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Kathodenperipherie/Entwässerung

Kathodenventile: Die Spanne der Luftsauerstoffleistung über viele Brennstoffzellensysteme hinweg ist sehr groß. Auch kathodenseitig müssen Komponenten für ein mit Reindampf befeuchtetes Medium resistent sein. Der Temperaturbereich übertrifft übliche Anforderungen. Die Lösung: Motorgesteuerte Sitzventile DN 8 bis DN 25, optional mit Kugelhahn, die gleichzeitig durch sehr geringe Leistungsaufnahme glänzen.
Für Aufgaben zur Entwässerung des im Prozess entstehenden reinen Wassers sind mediumsgetrennte Ventile wie die der Typen 6211, 6126, 6628 und 6606 prädestiniert.

Kathodenperipherie/Entwässerung

Medien u. a.: Kathodenluft feucht, DI-Wasser (Entwässerung)

Bürkert-Komponenten:

• Absperrventile zum Steuern, resistent gegen DI-Reindampf, leistungsarm
• Drucksensoren
• Luftmassenmesser

 

 

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Kühlung

Kompakte Kühlwassersteuerungen: Das modulare Konzept unseres Regelelektronikmoduls Typ 8611 ermöglicht kundenspezifische Komplettlösungen, welche montiert und geprüft sind. Es wurde zum Einbau in Systemblöcke konzipiert, die auch mit anderen Bürkert-Produkten ausgerüstet sind. Der Durchflusssensor Typ 8012 enthält ein magnetisches Messprinzip integriert in ein Flügelrad. Die Sensorelektronik kann in der Regelelektronik integriert sein und ein Stellglied (Proportionalventile) direkt von der Regelelektronik angesteuert werden. Systemlösungen ermöglichen Kostenoptimierung und eine kompakte Bauform. Die dargestellte Systemlösung regelt temperaturgeführt einen Kühlwasserdurchfluss. Andere verfügbare Sensormesstechniken sind Ultraschall und MID (magnetisch-induktiv).

Kühlung

Medien u. a.: Wasser mit Glykol, Wasser

Bürkert-Komponenten:

• Entlüftungsventil (kundenspezifisch)
• Durchflussmesser Flüssigkeit
• Drucksensor
• Regelventil (Motor)
• Temperatursensor/-regler

 

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Prüfstandstechnik

Prüfung von Brennstoffzellen: Wie viele andere Aggregate sind auch Brennstoffzellen auf einzuhaltende Leistungsdaten hin zu prüfen. Für den Anwendungsbereich der Brennstoffzellenprüftechnik bietet Bürkert ein großes Leistungsprogramm, vom Dreiwege-Magnetventil Typ 330 bis hin zu den Massendurchflussreglern Typen 8741 bis 8746. Massendurchflussregler realisieren die Gasversorgung, Drucksensoren mit Regler und Proportionalventil Druckregelkreise. Der Durchflussregler für Flüssigkeiten Typ 8718 steuert die Wasserdosierung zur Befeuchtereinheit oder auch die Methanoldosierung für die Prüfung von DMFC-Systemen. Für große Durchflussbereiche (Luft, Wasserstoff) kommen luftangetriebene Prozessventile zum Einsatz oder auch entsprechende thermische Durchflussmesser.

Prüfstandstechnik

Medien u. a.: Wasserstoff, Sauerstoff, Luft, DI-Wasser, Methanol

Bürkert-Komponenten:

• Massendurchflussregler/-messer
• Drucksensor/-regler
• Absperrventile NC (magnetisch und luftgesteuert)
• Durchflussregler/-messer Flüssigkeiten
• Temperatursensor/-regler
• Proportionalventile

 

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Flyer Brennstoffzellentechnik

New Energy: Ventile und Systemlösungen für die Brennstoffzellentechnik

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