水素は、地球上で最も豊富な元素の一つです。水素は地球上で最も豊富な元素のひとつであり、輸送業界では燃料電池の重要な供給源としてますます認識されるようになってきている。燃料電池は、燃料の化学エネルギーを、燃焼させることなく直接電気や熱といった利用可能なエネルギーに変換するものである。燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直接電気と熱に変換するもので、その効率、迅速な燃料補給、寿命の長さから、最近電気自動車市場に浸透してきました。現在、大型トラックメーカーの多くが、有害な排出物を削減できる長距離輸送のソリューションとして、燃料電池に注目している。


水素燃料電池はどのように機能するのか?


燃料電池は、陽極、陰極、電解質膜で構成されています。燃料電池の負極から水素を供給し、正極から酸素を供給します。プロトンは多孔質の電解質膜を流れ、電子は外部回路でアノードからカソードに流れ、電流と余分な熱が発生する。 正極では、プロトン、電子、酸素が結合し、水の分子が生成される。可動部品がないため、静かに作動し、信頼性も非常に高い。


燃料電池メーカーは、バイポーラプレートとメンブレンの品質を厳しい仕様で安定的に供給するために、革新的な製造技術に頼らなければならない。バイポーラプレートでは、流路の直線性、形状、質感などの品質特性が、酸素や水素の流れを妨げ、電気化学プロセス全体の効率を低下させる可能性があります。流路の真直度と形状は、燃料電池内の気体や液体の効率的な流れに影響を与える。さらに、設計からの逸脱は圧力変化を引き起こし、材料の流量を妨げ、エネルギー出力を徐々に減少させる可能性があります。


燃料電池表面の特性評価


燃料電池の場合、表面特性は効率に影響を与え、指定された目標パラメータ内に保たなければならない。このような課題に対処するため、メーカーは非接触の光学測定検査を利用している。従来、メーカーはCMM(座標測定システム)を使って、プレートの平坦度や流路の深さを確認していました。しかし、これでは数十から数百の点でしか検査面をとらえることができず、かなりの時間を費やしてしまいます。 3D非接触光学式プロファイラを採用したメーカーは、数百万点のデータでバイポーラプレートのチャネル検査を迅速かつ再現性よく行い、高い横分解能で表面全体をキャプチャしています。


プレート検査の一例として、Zygo 0.5x ZWF対物レンズの大視野(30mm以上)を使用した検査があります。プレート全体をエリアステッチすることで、チャネルの深さ、チャネルの直線性、シーリング全体の平坦性を決定することができます。チャネルの深さを高精度で決定することで、燃料電池プレートの設計者はプレートの厚さを最小限に抑え、燃料電池スタック全体を最適化し、全体の質量を軽減することができます。


燃料電池が電気自動車のイノベーションの最前線になるにつれ、その製造には厳しい仕様が要求されるようになりました。Zygoの3D非接触光学式プロファイラのような光学式表面形状測定器は、インプロセスで表面の質感や形状を測定することができ、CMM検査よりもはるかに包括的で迅速、かつコスト効率の高い検査を行うことができます。自動車のエンジニアや設計者が効率的でクリーンなエネルギーシステムの境界を押し広げ続ける中、Zygoはメーカーと提携し、表面の精密測定を容易にし、知識豊富な洞察を提供し続けます。