氢气是地球上最丰富的元素之一。在运输业中，它越来越被认为是燃料电池的一个重要来源。燃料电池将燃料的化学能直接转化为可用的能量--电和热--而无需燃烧。由于其效率高、加油快、寿命长，它们最近已经渗透到电动汽车市场。今天的许多大型卡车制造商正在寻找燃料电池作为长途货物运输的解决方案，同时也可以减少有害排放。


氢气燃料电池如何工作？


燃料电池是由阳极、阴极和电解质膜组成的。氢气通过燃料电池的带负电的阳极输入，氧气通过带正电的阴极输入。质子流过多孔电解质膜，而电子在外部电路中从阳极流向阴极，产生电流和多余的热量。 在阴极，质子、电子和氧气结合，产生水分子。由于没有移动部件，燃料电池无声无息地运行，并具有极高的可靠性。


燃料电池制造商必须依靠创新的制造技术来持续提供具有严格规格的优质双极板和膜。对于双极板来说，诸如通道的直线度、形状和纹理等质量特性会阻碍氧气或氢气的流动，从而降低电化学过程的整体效率。通道的直线度和形状影响气体或液体在燃料电池中的有效流动。此外，任何设计上的偏差都可能导致压力变化，阻碍材料的流动速度，并逐渐减少能量输出。


表征燃料电池表面


对于燃料电池，表面特性影响其效率，必须保持在指定的目标参数内。为了应对这些挑战，制造商依靠非接触式光学计量检测。传统上，制造商使用CMM（坐标测量系统）来审查板的平整度或通道深度。但这只能提供几十到几百个点来捕捉被检查的表面，耗费大量时间。 采用三维非接触式光学轮廓仪的制造商可以通过数百万个数据点实现快速和可重复的双极板通道检测，以高横向分辨率捕获整个表面。


使用Zygo 0.5x ZWF物镜可以进行板材检测的一个实例；其视场大（>30mm）。通过对整个印版进行区域缝合，可以确定通道深度、通道直线度和整体密封平整度。高精度地确定通道深度也使燃料电池板设计者能够最大限度地减少板的厚度--从而优化整个燃料电池堆并减少整体质量。


随着燃料电池进入电动汽车创新的最前沿，其生产必须满足严格的制造规范。光学表面形貌测量仪器，如Zygo的三维非接触式光学轮廓仪，可提供过程中的表面纹理和形状测量--比CMM检测更全面、更快速、更有成本效益的检测。随着汽车工程师和设计师继续推动高效和清洁能源系统的发展，Zygo将继续与制造商合作，促进对其表面的精确测量，并提供知识性的见解。