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Wasserstoff Ventile für Brennstoffzellen Systeme

Ventile, die im Bereich der Brennstoffzellen eingesetzt werden, steuern auf der einen Seite die gasförmige Brennstoffzufuhr (z. B. Wasserstoff oder Erdgas) und auf der anderen Seite das Ablassen des Kondensates. Abhängig vom initialem Druck des gasförmigen Brennstoffes wird dieser Druck über mehrere Kaskaden herunter geregelt.

Neben reinen Schaltventilen, die z. B. das Kondensat ablassen oder den Tank bzw. das gesamte System absperren sollen, ist i. d. R. auch ein Ventil im Einsatz, welches den gasförmigen Brennstoff, mit hoher proportionaler Regeldynamik haargenau an den aktuellen Energiebedarf angepasst, in das Brennstoffzellen-Stack dosiert.

Brennstoffzellen-Technik

Besondere Anforderungen an Ventile

Bei wasserstoffführenden Ventilen sind extrem niedrige interne und externe Leckage-Werte essentiell um einen stabilen Systembetrieb zu gewährleisten. Dabei steht ein geringer Wasserstoff-Verbrauch, auch im nicht-Betrieb, stets im Vordergrund.

Die eingesetzten Ventile müssen präzise und zuverlässig funktionieren – auch bei belasteten Einbausituationen wie z. B. in extremen Temperatur-Umgebungen oder bei Vibrationen. Dabei müssen diesen höchsten Sicherheitsanforderungen während der gesamten Lebensdauer genügen.

Automobil- und Transportsektor

Brennstoffzellen-Systeme sorgen in Fahrzeugen, die mit elektrischen Antrieben völlig emissionslos arbeiten, für eine hohe Reichweite ohne stundenlanges Aufladen.

Durch den Einsatz in Fahrzeugen, sind Ventile in solchen Brennstoffzellen-Systemen extremen Umweltbedingungen ausgesetzt und müssen dabei jeweils absolut zuverlässig funktionieren, nicht zuletzt deshalb, weil hierbei üblicherweise Wasserstoff als gasförmiger Brennstoff zum Einsatz kommt.

Zuverlässig schalten und regeln

In Fahrzeug-Brennstoffzellen-Systemen gibt es typischerweise folgende Ventil-Anforderungen:
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Ein (Sicherheits-)Absperrventil

muss in jeder Situation (mechanischer Schock, Stromausfall, ...) sicher schließen und dicht sein und im Dauerbetrieb möglichst energieeffizient arbeiten können. Je nach Spezifikationen werden auch weitere Parameter angepasst, wie z. B. Nennweite, Schaltzeit, usw.

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Ein Druckregelventil

idealerweise ein Proportionalventil oder alternativ ein pulsweitenmoduliertes Schaltventil, sollte schnell reagieren (unter 20ms), um ein präzises Regelverhalten in einem geschlossenen Regelkreis zu ermöglichen.

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Ein purge/drain Ventil

Da hierbei Flüssigkeit einfrieren kann, muss das Purge-/Drain-Ventil für Wasser-Kondensat Frost-geprüft sein, d. h., es darf durch sich ausdehnende Flüssigkeit nicht dauerhaft beschädigt werden und sollte eine Auftau-Funktion haben.

Stationäre Brennstoffzellen

Emissionsarm Strom und Wärme erzeugen

Bei stationären Brennstoffzellen-Systemen wird in der Gebäudetechnik auch gezielt die Prozess-Abwärme in den Heizkreislauf des Gebäudes eingespeist. Somit wird aus dem Erdgas über die Brennstoffzelle neben dem elektrischen Strom auch Wärme „produziert“. Dadurch kommt ein hoher Wirkungsgrad in der Gesamt-Energiebilanz zustande bei gleichzeitiger Emissionsreduktion.

Ventile, technisch ausgereift für eine hohe Lebensdauer

Stationäre Brennstoffzellen werden i. d. R. mit Erdgas betrieben, das über Druckregelventile präzise in den Reformer der Anlage dosiert wird. Da sich das System normalerweise innerhalb eines geschlossenen Raumes befindet, muss das Ventil absolut gasdicht nach innen, wie auch nach außen sein und dafür auch die DVGW-Zulassung bestehen. Als Teil einer technischen Gebäudeausstattung muss das Ventil sehr hohe Lebensdauererwartungen erfüllen.

Auch in einem solchen System kommt ein zusätzliches Schalt-Ventil zum Einsatz, welches das entstandene Kondensat kontrolliert zyklisch ablässt, ohne dass dabei unverbrauchter gasförmiger Brennstoff entweicht.

Portable Geräte

Es gibt immer mehr elektrisch betriebene, portable Geräte im Alltag – sei es in der Unterhaltungselektronik, Sicherheitstechnik oder in der Medizintechnik. Die Einsatzdauer all dieser Geräte ist jeweils auf die Kapazität der integrierten Batterien oder Akkus begrenzt.

Über den Einsatz von Mikro-Brennstoffzellen-Systemen können solche Geräte um ein Vielfaches länger unabhängig von einem Stromnetz betrieben werden und haben dabei gleichzeitig ein reduziertes Systemgewicht!

Mikroventile, die hoch integrierbar sind

Portable Brennstoffzellen-Systeme werden in der Regel mit einer Gas-Kartusche betrieben, die bei Bedarf ausgewechselt wird. Solche Systeme müssen sehr klein und leicht sein und sind normalerweise auf einen geringen Energieverbrauch getrimmt. Diese Anforderungen übertragen sich unmittelbar auf die miniaturisierten Ventile, die in solchen Systemen den gasförmigen Brennstoff in den Mikro-Stack dosieren.

Unsere 7 mm-Spider®-Ventile sind speziell für solche Anforderungen ein idealer Ausgangspunkt.

Business with STAIGER

Ventiltechnik von Staiger

Seit über 40 Jahren prägt Staiger die Entwicklungen in der Ventiltechnik und Ventilelektronik weltweit entscheidend mit. Über 200 Patente und Gebrauchsmuster zeugen von Innovationskraft und technischer Kreativität. Die Funktionsprinzipien der Standardprodukte beherrschen wir selbstverständlich im Schlaf. Doch unser Fokus liegt auf der Entwicklung kundenspezifischer Produkte:

Ventillösungen einschließlich der zugehörenden elektronischen Steuerung – maßgeschneidert auf die jeweilige Anforderung, zu wettbewerbsfähigen Preisen.

Sie können mehr erwarten

Aus einem großen Portfolio von Ventilen entwickeln wir Ihre Ventillösung mit Mehrwert für Sie. Da unsere Ventile nach dem Baukasten-Prinzip aufgebaut sind, können wir sehr flexibel auf die unterschiedlichsten Anforderungen reagieren und Ihnen eine preisgünstige Lösung bieten.

Sie erhalten alles aus einer Hand – von der Entwicklung bis zum fertigen Serienprodukt. Mit unserer hohen Fertigungstiefe haben wir direkten Einfluss auf Qualität und Kosten.

Ventile mit Mehrwert

Ein für Sie entwickeltes kundenspezifisches Ventil steht dann auch selbstverständlich ausschließlich Ihnen zur Verfügung. Nur durch diese Exklusivität in den Kernkomponenten Ihrer Produkte können Sie Ihren Wettbewerbsvorsprung halten und ausbauen.

Ihr Produkt ist etwas ganz Besonderes! Deshalb fordert es auch ganz besondere Komponenten. Ventiltechnik von Staiger.

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