كتبت : حبيبة جمال
يعد الهيدروجين أحد أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض، وقد أصبح معترفًا به بشكل متزايد كمصدر مهم لخلايا الوقود في صناعة النقل، تقوم خلايا الوقود بتحويل الطاقة الكيميائية للوقود مباشرة إلى طاقة قابلة للاستخدام، أي الحرارة والكهرباء، دون احتراق.
دخلت خلايا الوقود مؤخرًا سوق السيارات الكهربائية نظرًا لكفاءتها وطول عمرها وسرعة إعادة التزود بالوقود.
يفكر العديد من مصنعي الشاحنات الأكبر حجمًا في استخدام خلايا الوقود كحل لنقل البضائع لمسافات طويلة، وتقليل الانبعاثات الضارة.
كيف تعمل خلايا وقود الهيدروجين؟
تتكون خلية الوقود من الكاثود والأنود وغشاء المنحل بالكهرباء. يتم تغذية الهيدروجين من خلال الأنود سالب الشحنة لخلية الوقود، بينما يتم تغذية الأكسجين من خلال الكاثود موجب الشحنة.
تتدفق البروتونات عبر غشاء الإلكتروليت المسامي ، بينما تتدفق الإلكترونات إلى القطب السالب من الأنود في دائرة خارجية ، مما يولد تيارًا كهربائيًا وحرارة زائدة.
يتحد الأكسجين والإلكترونات والبروتونات عند الكاثود لتوليد جزيئات الماء. نظرًا لعدم وجود أجزاء متحركة متورطة، فإن تشغيل خلايا الوقود صامت وموثوق للغاية، يجب أن يعتمد مصنعو خلايا الوقود على تقنيات مبتكرة لتزويدهم باستمرار بألواح وأغشية ثنائية القطب عالية الجودة بمواصفات صارمة.
بالنسبة للصفائح ثنائية القطب، فإن خصائص الجودة، بما في ذلك استقامة القناة، والملمس، والشكل، قد تعوق تدفق الهيدروجين أو الأكسجين، مما يقلل من الفعالية الكلية للعملية الكهروكيميائية.
يؤثر استقامة القناة وشكلها على التدفق الفعال للسائل أو الغازات عبر خلية الوقود، قد يؤدي أي انحراف عن التصميم إلى تغيير الضغط، مما يعيق معدل تدفق المواد ويقلل تدريجياً من إنتاج الطاقة.
توصيف أسطح خلايا الوقود
تؤثر الخصائص السطحية لخلايا الوقود على كفاءتها ويجب أن تظل ضمن معايير الهدف المحددة. للتغلب على هذه التحديات ، يستخدم المصنعون فحص القياس البصري غير المتصل.
تقليديا ، استخدمت الشركات المصنعة أنظمة قياس الإحداثيات (CMMs) لمراجعة عمق القناة أو تسطيح اللوحة.
فإن هذا لا يوفر سوى عشرات إلى مئات النقاط لالتقاط السطح قيد الفحص ، وهو أمر يستغرق وقتًا طويلاً للغاية.
يحقق المصنّعون الذين يستخدمون المقاطع الضوئية ثلاثية الأبعاد غير المتلامسة فحصًا سريعًا وقابل للتكرار لقناة الصفائح ثنائية القطب بملايين نقاط البيانات، مما يؤدي إلى التقاط السطح بالكامل بدقة جانبية عالية.
يتيح تحديد عمق القناة بدقة عالية أيضًا لمصممي ألواح خلايا الوقود تقليل سماكة اللوحة، مما يؤدي لاحقًا إلى تحسين مجموعة خلايا الوقود بالكامل وتقليل الكتلة الإجمالية.
نظرًا لأن خلايا الوقود تقود جهود الابتكار للمركبات الكهربائية، يجب استيفاء مواصفات التصنيع الصارمة لإنتاجها.
مع استمرار مهندسي ومصممي السيارات في دفع حدود أنظمة الطاقة النظيفة والفعالة، ستواصل Zygo التعاون مع الشركات المصنعة لتمكين القياسات الدقيقة لأسطحها وإنتاج رؤى معرفية.
