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Extreme Messgenauigkeit

Taupunktspiegel im Dienste der Umwelt
Extreme Messgenauigkeit

Im April 1999 kündigte DaimlerChrysIer an, bis zum Jahr 2001 fünf Brennstoffzellenfahrzeuge zum Test fertig zu stellen. Hier sollte bewiesen werden, dass Brennstoffzellenautos als alternative Antriebslösungen realisierbar sind. Dafür gehen erstmals Treibstoffanbieter und Automobilunternehmen eine Partnerschaft ein.

Mit dem Necar 5 wurde die technische Realisierbarkeit von Brennstoffzellenfahrzeugen bereits unter Beweis gestellt. DaimlerChryslers Necar 5 ist ein Null-Emissions-Fahrzeug, welches mit Hilfe der Brennstoffzellentechnologie Strom erzeugt und auf der Mercedes-Benz A-Klasse basiert. Das Fahrzeug erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von rund 145 km/h und kann mit einer Tankfüllung etwa 450 km zurücklegen. Brennstoffzellen bieten die Reichweite konventioneller Verbrennungsmotoren und die emissionstechnischen Vorteile von Elektrofahrzeugen. Die Treibstoffausnutzung ist hoch, sie sind extrem emissionsarm und bieten eine gute Fahrleistung. Darüber hinaus kann man mit Hilfe von Brennstoffzellen Fahrzeuge bauen, die auf der Basis verschiedener erneuerbarer, alternativer Treibstoffquellen angetrieben werden.

Die Aktivitäten DaimlerChryslers in der Brennstoffzellentechnologie schließen all diese Brennstoffe ein. Das größte Anliegen des Forschungsprojektes von DaimleChrysler und Ballard-Power-Systems ist das Minimieren der Baumaße bei gleichzeitigem Optimieren der Leistungsdaten. Dieses Konzept bringt beste Voraussetzungen für ein „Null-Emissions-Fahrzeug“ mit, da die vorliegenden Gase Sauerstoff und Wasserstoff in der Brennstoffzelle zu Wasser werden. Reiner Wasserdampf ist das Ergebnis, das aus dem Auspuff kommt.
Problem: Taupunkt
Die Forschungsabteilung von DaimlerChrysIer arbeitet eng mit Ballard Power Systems zusammen und firmiert auch unter diesem Namen mittlerweile in Deutschland.
Brennstoffzellen erzeugen in einem chemisch-physikalischen Prozess aus den Gasen Sauerstoff und Wasserstoff elektrische Energie. In der Versuchsanlage wird unter anderem auch die Effektivität der Brennstoffzelle gemessen. Als Anhaltspunkt hierfür wird, vereinfacht dargestellt, Folgendes angenommen: je höher die Temperatur und je höher der Taupunkt und damit der Sättigungsgrad, desto effizienter der Prozess. Da sich die zu messenden Taupunkte weit über der Umgebungstemperatur bewegen, muss die komplette Versuchsanlage auf eine höhere Temperatur als den höchsten zu erwartenden Taupunkt geheizt und geregelt werden, damit kein Kondensat aus dem Messgas ausfällt. Dies ist mit entsprechend hohem Aufwand verbunden. Hinzu kommt, dass die Brennstoffzelle erst bei hohen Temperaturen über +60°C effektiv arbeitet.
Um eine extreme Messgenauigkeit und Messstabilität bei diesem Prozess zu erhalten, setzt DaimlerChrysler den Taupunktspiegel S3000 und den Nachfolger Dewmet von Michell Instruments Ltd. ein. Der Dewmet ist mit seiner aktuellen Technologie für solche Hochtemperaturanwendungen ideal, vor allem auf Grund seiner speziellen Abdichtung. Dies ist erforderlich, da sich der Messbereich von -20 bis +85°C Taupunkt erstreckt und bei hohen Feuchten nahe der Sättigung gemessen wird. Mittlerweile sind acht solcher Messgeräte bei DaimlerChrysler im Einsatz.
Spezialist aus Friedrichsdorf
Michell Instruments Ltd., Hersteller von industriellen Hygrometriegeräten, mit deutscher Niederlassung in Friedrichsdorf, stellt mit dem Dewmet (Versionen SD, TD und TDH) einen spiegelgekühlten Taupunktmesser her, der prädestiniert ist für den Einsatz in der Versuchsanlage von Ballard Power Systems. Das Instrument gewährleistet eine extreme Messgenauigkeit und Messstabilität bei der Taupunkttemperatur und dem relativen Feuchtegehalt von Gasen.
Der robust ausgeführte Sensor kann mit einem 250 Meter langen Signalkabel an eine einzelne oder eine doppelte Anzeigeneinheit für Taupunkt-, Gastemperatur und relativer Feuchte angeschlossen werden. Beim Direkteinsatz in umströmenden Medien wird ein Membranschutz verwendet, der die Spiegelreinigungszyklen minimiert. Der spiegelgekühlte Taupunkmesser Dewmet ist mit dem ABC-System (Automatic Balance Compensation) ausgerüstet, was einen optimalen Betrieb in kontaminierter Umgebung sichert. Das Kondensat wird in regelmäßigen Abständen abgeheizt und der optoelektronische Regelkreis neu abgeglichen, so dass kein Einfluss durch sich aufbauende Kontaminierungen entsteht.
Basierend auf der bewährten spiegelgekühlten Sensortechnologie hat der neue Dewmet einen Temperatur-Messbereich von -40C° bis +90°C und einen Taupunkt-Messbereich von -60°C bis +85°C. Die Instrumenten-Auflösung für den Taupunkt beträgt ±0,2°C und ±0,1°C für die Gastemperatur und die Ansprechgeschwindigkeit erreicht mit 1°C/sec einen hervorragenden Wert. Die Anzeigeeinheit übernimmt alle Regel- und Messfunktionen und stellt den Instrumentenstatus als Spannungs-, Strom- und Logikausgänge zur externen Auswertung zur Verfügung.
Weitere Informationen A QE 617
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