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EDA/SW/T&M
FUEL CELL TEST
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- ELETTRONICA OGGI 458 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2016
poco in un corto circuito fino ad annullare completa-
mente la Re, consentendo di misurare con precisione il
valore della Rm. Per questo test occorre evidentemente
un analizzatore di spettro per valutare le misure al va-
riare della frequenza ma si ottiene un’ottima precisione,
che non dipende dalle dimensioni della membrana. La
HFR è simile alla EIS ma più semplice, perché ci si limita
a utilizzare una sola frequenza tipicamente di 1 kHz sia
per la corrente alternata sia per le caratteristiche del
carico e quindi si fa una sola misura e il costo dei test
si riduce di conseguenza insieme alla durata e all’im-
pegno da parte di chi esegue i test. Evidentemente, con
una sola misura la precisione è inferiore rispetto ai test
EIS, che necessitano di un’intera scansione ma rimane
pur sempre indipendente dalle dimensioni delle celle.
Il grande vantaggio dei test HFR, inoltre, è che posso-
no essere eseguiti in molti modelli di Fuel Cell, mentre
sono in funzione senza rischi e quindi consentono di
fare manutenzione preventiva. Va detto però che i test
CI sono imbattibili nei costi e nella semplicità di auto-
matizzazione e perciò sono attualmente in corso ricer-
che volte a migliorarne la precisione, anche per le celle
di grandi dimensioni.
Fuel Cell Test sotto il Fuji
Kikusui Electronics Corp.
progetta e produce ali-
mentatori e strumenti di test per segnali di potenza.
Recentemente ha introdotto i due nuovi Impedance
Meter KFM2005 e KFM2030, che consentono di ese-
guire test EIS completi sulle Fuel Cell e ricavare la
loro caratteristica corrente-tensione sull’ampio spet-
tro che va da 10 mHz fino a 10 kHz. Entrambi gli stru-
menti integrano un carico con caratteristiche note e
un generatore di corrente che nel primo può essere
regolato da 0 a 5A oppure da 0 a 0,5A con risoluzio-
ne rispettivamente di 0,1 mA e 0,01 mA mentre nel
secondo si può scegliere il range da 0 a 30A oppure
ancora da 0 a 5A con risoluzione di 1 mA oppure 0,1
mA. In entrambi la tensione può arrivare al massimo
a 20V e comunque la potenza massima gestibile dai
due strumenti è di 60W. La scansione viene poi visua-
lizzata con un grafico di tipo Cole-Cole che evidenzia
l’andamento dell’impedenza e i valori della resistenza
intrinseca della cella con risoluzione di 100 m . Nella
dotazione ci sono le interfacce GPIB, RS-232C e USB e
anche un display LCD retroilluminato.
Eccellenza nipponica
NF Corp.
è stata fondata con l’acronimo di Negative
Feedback, che evidenzia la tecnologia di controllo svilup-
pata per fare in modo che gli strumenti di misura non
modifichino le caratteristiche dei circuiti sottoposti a test
e assicurino la massima precisione di misura. Con questo
spirito la società ha prodotto strumenti analogici a ele-
vate prestazioni e nel 2002 è stata fra le prime a presen-
tare un sistema di test automatizzato per le Fuel Cell che
poi ha continuato a sviluppare fino a presentare le nuove
versioni del Fuel Cell Testing System As-510. Il modulo
base è l’As-510-4 ed esegue i test EIS nello spettro fra 0,1
mHz e 50 kHz, per una potenza massima di 100W con-
figurabile secondo le esigenze con limite di corrente di
10, 50 o 100A e tensione che può arrivare al massimo
a 20V mentre l’accuratezza è di ±0,05% in corrente e di
±0,1% in tensione. Insieme al modulo base viene fornita
la Impedance Analyzing Unit As-510-IMU per il calcolo
dell’impedenza e la relativa visualizzazione nei grafici di
Cole-Cole o di Bode e, inoltre, la Electrode Analyzing Unit
As-510-CVM per i test di Cyclic Voltammetry che consen-
tono di valutare dettagliatamente le caratteristiche degli
elettrodi. A gestire il tutto c’è il software As-510-Z.
Esperti elettrochimici
ScribnerAssociates
ha realizzato per il test sulle Fuel
Cell diversi strumenti, per lo più orientati agli elevati
valori di potenza elettrica. I Fuel Cell Test System 840
e 850e consentono di eseguire i test EIS e HFR su tutti
i tipi di celle mentre il modello 855 è specifico per
le celle a ossido solido SOFC. A supporto di questi
sistemi ci sono alcuni moduli aggiuntivi che consen-
tono di configurare una piattaforma di test completa
come, ad esempio, il Membrane Test System 740 spe-
cifico per la valutazione delle membrane nelle celle
con elettrolita solido, il Test Load 890 offerto nelle due
versioni 890e per tutte le celle e 890ZV per le SOFC
e, inoltre, il potenziostato 885 per la caratterizzazione
degli elettrodi e per le misure di potenza sulle celle
con reazioni elettrochimiche composite. Il range delle
misure in frequenza va da 1 mHz a 10 kHz e viene
sfruttato interamente per i test EIS mentre se ne può
selezionare una sola frequenza per fare test HFR sin-
goli. La tensione massima è di 20V ma per la corrente
ci sono diverse opzioni e si può scegliere fra 5, 10,
25, 50 e 100A nei moduli base da 125W mentre se
si usano i moduli di carico 890 si può salire a 125 e
250 A nella versione da 500 W e addirittura a 500A
nell’opzione da 1 kW. Per gestire il tutto viene fornito
il software “FuelCell”.
Fig. 3 – Sono indirizzati alle Fuel Cell con reazione elettrochimica di
elevata potenza i sistemi di test EIS e HFR che Scribner Associates
propone con diverse opzioni e funzioni di misura specifiche