연료 전지 분리판의 누설 검사

기술적 도전에 관한 설명

연료 전지 스택은 두 개의 엔드 플레이트 및 다수의 분리판으로 구성되며, 이는 막-전극 접합체로(MEA) 분리되어 있습니다. 기본적으로 분리판은 전기 전도판으로서 한 전지의 양극을 다른 전지의 음극에 연결시킵니다. 분리판에는 두 개의 캐비티 및 한 개의 내부 루프가 포함되어 있습니다:

• 연료 전지 프로세스 가스를 위한 캐비티 두 개 – 수소 및 공기/산소
• 스택에서 최적의 공정 온도를 유지하기 위한 액체 냉각용 내부 루프 한 개

캐비티 및 내부 루프에 대해서는 모두 누설 검사를 실시해야 할 필요가 있습니다.

• 수소 가스의 경우 가연성이기 때문에 수소 경로에서는 외부로 수소가 누출되어서는 안 됩니다.
• 냉각 경로에서도 또한 마찬가지로 전기 부족의 발생이나 냉각 성능의 소실을 방지하기 위해 냉매가 외부로 누출되어서는 안 됩니다.
• 아울러, 수소가 냉각 채널로 누출되는 것을 방지하는 것도 매우 중요합니다. 이는 재료의 부식을 유발할 수 있고, 액체 내의 기포로 인해 냉각 채널의 펌프에서 문제를 일으킬 수 있기 때문입니다.

다양한 각 상황에 맞게 누설률의 요건 또한 다양하게 적용됩니다:

방출되는 수소량을 제한하기 위해서, 냉각 채널 뿐만 아니라 외부로부터의 수소 누출도 일반적으로 10^-4 ... 10^-6 mbar l/s 누설률로 제한해야 합니다. 또한, 냉각 채널로부터의 냉각수 누설은 10^-4 .. 10^-5 mbar l/s 누설률로 제한해야 합니다. 이 정도 수준의 누설로도 냉각수에 의해 공급이 차단되고, 더 이상의 냉각수가 흘러 나오지 못하기 때문입니다.

INFICON 솔루션

냉매 누설 검사

분리판의 냉각수 루프를 검사하기 위해, 냉각수 루프에서 공기를 제거한 후 냉각수 루프가 밀봉되기 전에 헬륨으로 다시 채워집니다. 그런 다음 분리판은 진공 챔버에 위치시킵니다. 챔버가 진공이 된 후에는 LDS3000 누설 탐지기가 진공 챔버에 연결되고, 냉각수 루프로부터 헬륨 누설이 있는 경우 이를 검출하게 됩니다. 그리고 챔버가 배기된 후에는 냉각 루프로부터 헬륨을 회수할 수 있습니다.

외부에 대한 수소 누설 검사

외부에 대한 수소 누설 검사를 진행하기 전 수소 캐비티를 닫고 밀봉을 해야 합니다. 그런 다음, 내부를 진공화하고 인렛 포트가 닫히기 전에, 헬륨으로 다시 채워집니다. 분리판은 진공 챔버 내에 위치시킵니다. 챔버를 진공화 한 다음, LDS3000 누설 탐지기가 챔버에 연결됩니다. 수소 캐비티로부터 헬륨 누설이 발생하게 되면, 누설 탐지기가 이를 검출합니다. 누설이 감지되면, 두 번째 검사를 통해 이러한 누설이 외부에 대한 것인지 혹은 냉각 채널에 대한 것인지를 확인할 수 있습니다.

헬륨이 검출되지 않았다면, 외부는 물론 냉각 채널에 대해서도 어떠한 수소 누설도 없는 것입니다. 그 다음 챔버가 배기되면 헬륨을 회수할 수 있습니다.

냉각 채널에 대한 수소 누설 검사

수소 캐비티가 여전히 헬륨으로 충진되어 밀봉된 상태일 때 냉각 채널은 진공 펌프에 연결되어 진공 압력을 최대한 낮춥니다. LDS3000 누설 탐지기는 냉각 채널에 연결되며, 냉각 루프에 대하여 수소 캐비티로부터 헬륨 누설이 발생하게 되면, 누설 탐지기는 이를 검출합니다. 검사를 마친 후 냉각 루프는 배기되고, 수소 캐비티로부터 헬륨을 회수할 수 있습니다.

헬륨이 검출되지 않았다면, 이전 검사에서 발견된 누설은 외부에 대한 수소 누설이라고 판단 할 수 있습니다.

추적 가스를 적용한 누설 검사의 이점

• 신뢰성이 뛰어난 누설 탐지
• 반복 가능하고 재현 가능한 프로세스
• 국가 표준에 부합한지 결과를 추적할 수 있음
• 온도 또는 습도의 영향 없음
• 누설원 식별 가능

연료 전지 누설 검사에 관한 자세한 정보는 다음 사이트를 참조하십시오 - www.inficonautomotive.com 또는 근처의 영업 담당자에게 문의하십시오.