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Condition Monitoring für Elektrolyse-Stacks

Sicher zu grünem Wasserstoff

Stacks sind das Herzstück von Elektrolyseuren, die der Erzeugung von Wasserstoff dienen. Sie bestehen je nach Herstellungsverfahren aus mehreren Hundert Bipolarplatten. Weil bereits eine defekte Platte die Gesamtleistung beeinträchtigt, ist es sinnvoll, die Spannung an jeder einzelnen separat zu überwachen. Mit Lösungen von Weidmüller lassen sich die Messwerte auch im explosionsgefährdeten Bereich sicher und zuverlässig erfassen bzw. weiterverarbeiten.

Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG
Weidmüller bietet verschiedene Lösungen für die Zustandsüberwachung von Elektrolyse-Stacks.

Grüner Wasserstoff ist Hoffnungs- und Energieträger gleichermaßen - vor allem als Ergänzung zu den volatilen Stromerzeugern Photovoltaik und Windkraft. Bei einigen Elektrolyseverfahren lässt sich zusätzlich auch die Abwärme nutzen. Dementsprechend vielfältig sind die möglichen Standorte für die Elektrolyseure. Das können Zementwerke, Offshore-Windkraftanlagen oder ein Betriebsgelände sein, wo Wasserstoff z.B. für Flurförderfahrzeuge gewonnen wird. So unterschiedlich Bauformen und Prozesse sein mögen: Im Prinzip werden immer zwei Elektroden und dazwischen eine Membran benötigt. Die Zellspannung zur Trennung der Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff beträgt rund 2,5V. Bei einem Stack mit 100 Bipolarplatten ergibt das 250V. Es können aber auch je nach Stackgröße und -verschaltung einige Hundert bis weit über 1.000V sein. Der Betrieb der Platten unterliegt Alterungsprozessen, wenngleich von einer Lebensdauer von bis zu 20 Jahren ausgegangen wird. Dabei bestimmt stets die schlechteste Zelle die Gesamtleistung des Stacks. In diesem Fall kann durch Justieren der Stack-Parameter die Effizienz hochgehalten werden. Das setzt voraus, dass die Platten kontinuierlich per Condition Monitoring einzeln überwacht werden, das sogenannte Single Cell Monitoring. Für die technische und praktische Umsetzung hat Weidmüller im engen Austausch mit Herstellern von Elektrolyseuren spezifische Lösungen entwickelt.

Weidmüller GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 8 (August) 2023 - 14.08.23.
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