DE102011104739A1

DE102011104739A1 - Test system for testing aging of test object e.g. seal of fuel cell of motor vehicle, measures parameters of test object and transmits measured values to evaluation and control device controlling force applied on test object

Info

Publication number: DE102011104739A1
Application number: DE201110104739
Authority: DE
Inventors: Falk Terrey; Dr. Schaller Rolf; Dr.-Ing. Keuerleber Martin
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20

Abstract

The test system has a test apparatus having end plates (1,3) that are arranged in parallel, and are moved relative to each other using a guide device (4). An evaluation and control device (7) controls force applied by compression device on the end plate having a test object (2). A test agent supply device conducts testing to the test object. The measuring device (9,10) measures parameters of the test object and transmits the measured values to the evaluation and control device. An independent claim is included for a method for testing aging of test object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem zur Prüfung der Alterung eines Prüfobjektes, insbesondere einer Dichtung einer Brennstoffzelle, wobei das Prüfsystem eine Prüfvorrichtung mit einer ersten Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Prüfobjekt zu tragen, und einer zweiten Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine auf die zweite Endplatte aufgebrachte Kraft flächig in die Prüfvorrichtung einzuleiten, wobei die erste Endplatte und die zweite Endplatte über eine Führungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die zweite Endplatte parallel zur ersten Endplatte zu führen, miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar sind, einer Kompressionsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Kraft auf die zweite Endplatte aufzubringen, einer Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Aufbringen der Kraft durch die Kompressionsvorrichtung zu steuern, einer Testmittelzuführungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Testmittel an das Prüfobjekt zu leiten sowie einer Messvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Parameter des Prüfobjektes zu messen, und die Messwerte an eine Auswertungsvorrichtung zu übertragen, aufweist nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Prüfung der Alterung einer Dichtung, insbesondere unter Verwendung eines solchen Prüfsystems entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a test system for testing the aging of a test object, in particular a gasket of a fuel cell, the test system comprising a test apparatus having a first end plate adapted and adapted to support the test object and a second end plate adapted and provided thereto is to initiate a plane force applied to the second end plate force in the tester, wherein the first end plate and the second end plate via a guide device which is adapted and intended to guide the second end plate parallel to the first end plate, connected to each other and movable relative to each other , a compression device adapted and arranged to apply a force to the second end plate, a control device adapted and arranged to control the application of the force by the compression device, a test agent supply device there is arranged and provided to direct test means to the test object and a measuring device which is adapted and intended to measure parameters of the test object, and to transmit the measured values to an evaluation device, according to the preamble of claim 1 The present invention relates to a method for testing the aging of a seal, in particular using such a test system according to the preamble of claim 10.

Da die von einer Brennstoffzelle gelieferte Spannung durch die elektrochemischen Vorgänge in der Brennstoffzelle festgelegt ist, werden mehrere hintereinander geschaltete Brennstoffzellen verwendet, um ein Vielfaches dieser Spannung zur Verfügung zu stellen. Dabei hat sich die Übereinanderschichtung der einzelnen Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bewährt. Für die Funktion der Brennstoffzelle sind unter anderem ein guter Kontakt der einzelnen Schichten und Bauteile zueinander sowie die korrekte Kompression von Gasdiffusionsschicht (GDL) und Dichtung wichtig. Im Sinne von actio = reactio muss von außen die entsprechende Gegenkraft auf den Stack aufgebracht werden. Dies geschieht durch aktives Verpressen. Anschließend wird der verspannte Zustand des Stacks fixiert (z. B. mit Metallbändern oder Schraubverbindungen). Die Bauteile werden nach Aufhebung der aktiven Kraft nur noch von den passiven Metallbändern o. ä. zusammen gehalten.Since the voltage supplied by a fuel cell is determined by the electrochemical processes in the fuel cell, a plurality of fuel cells connected in series are used to provide a multiple of this voltage. The stacking of the individual fuel cells has proven to be a fuel cell stack. For the function of the fuel cell, among other things, a good contact of the individual layers and components to each other and the correct compression of gas diffusion layer (GDL) and seal important. In terms of actio = reactio, the corresponding counterforce must be applied to the stack from the outside. This is done by active pressing. Then the strained state of the stack is fixed (eg with metal straps or screw connections). After the active force has been removed, the components are held together only by the passive metal bands or the like.

Um zu jedem Zeitpunkt eine ausreichende Gas- und Kühlwasserdichtigkeit zu gewährleisten, muss stets die Abdichtung des Stapels gewährleistet sein, dass heißt es muss sichergestellt werden, dass die vorhandenen Dichtungen ihre Aufgabe zu jedem Zeitpunkt erfüllen. Dies ist insbesondere bei mobilen Anwendungen, beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich, besonders wichtig.In order to ensure sufficient gas and cooling water tightness at all times, the sealing of the stack must always be guaranteed, ie it must be ensured that the existing seals fulfill their task at all times. This is particularly important in mobile applications, for example in the automotive sector, particularly important.

Die Verschlechterung der Dichtungseigenschaften der verwendeten Dichtungen kann insbesondere durch Alterung hervorgerufen werden. Die Alterung drückt sich dabei in der Verschlechterung der Eigenschaften der Dichtung über einen Zeitraum aus. Sie ist von der Art des für die Dichtung verwendeten Materials abhängig. Kautschuk weist beispielsweise lange Kettenstrukturen auf, wobei diese aus vielen kleineren angebundenen Molekülen bestehen, Diese Verbindungen und andere Teile der Molekülketten können anfällig für chemische Reaktionen sein. Grundsätzlich sind drei Typen solcher Reaktionen, die mit der Alterung zusammenhängen, interessant: Bei der sogenannten Spaltung werden die Molekülverbindungen abgeschnitten und die Ketten in kleine Segmente unterteilt. Die Spaltung kann z. B. durch Ozon, UV-Licht oder radioaktive Strahlung verursacht werden. Das Entstehen von so genannten Querverbindungen ist ein Oxidationsprozess, wobei zusätzliche intermolekulare Verbindungen entstehen. Dieser Prozess führt zur Neubildung von Molekülketten. Hitzeentwicklung und Sauerstoff begünstigen diese Veränderung. Schließlich ist die so genannte ”Modifikation der Molekül-Nebengruppen” eine Veränderung in der Randzone einer Molekularstruktur durch chemische Reaktion. Kontaktmedien greifen dabei das Elastomer an und regen die Veränderung an. Alle Mechanismen, die zur Minderung der Gummieigenschaften führen, werden durch die Umgebung verursacht. Eine Dichtung ist immer (sowohl unter Lager- als auch unter Betriebsbedingungen) Alterungseinflüssen ausgesetzt. Verschiedene Elastomere weisen unterschiedliche Alterungsbeständigkeiten auf.The deterioration of the sealing properties of the seals used can be caused in particular by aging. The aging is expressed in the deterioration of the properties of the seal over a period of time. It depends on the type of material used for the seal. For example, rubber has long chain structures consisting of many smaller attached molecules. These compounds and other parts of the molecular chains can be susceptible to chemical reactions. Basically, three types of such reactions that are related to aging, are interesting: In the so-called cleavage, the molecular compounds are cut off and the chains are divided into small segments. The cleavage can z. B. caused by ozone, UV light or radioactive radiation. The formation of so-called cross-links is an oxidation process, whereby additional intermolecular compounds arise. This process leads to the formation of new molecular chains. Heat and oxygen favor this change. Finally, the so-called "modification of the molecule subgroups" is a change in the edge zone of a molecular structure by chemical reaction. Contact media thereby attack the elastomer and stimulate the change. All mechanisms leading to the reduction of rubber properties are caused by the environment. A gasket is always exposed to aging (under both storage and operating conditions). Different elastomers have different aging resistances.

Bei einer Serienproduktion muss die Qualität im Sinne der statistischer Prozessregelung erfasst werden. Die Überprüfung der Alterungsbeständigkeit der produzierten Dichtungen ist nötig, da Abweichungen an den Prozessparametern sich direkt auf den Vernetzungsvorgang auswirken. Es sind zwei Werkzeuge zur Überprufung der Alterungsbeständigkeit von Dichtungen bekannt.For series production, quality must be recorded in the sense of statistical process control. It is necessary to check the aging resistance of the seals produced since deviations in the process parameters have a direct effect on the cross-linking process. There are two known tools for checking the aging resistance of seals.

Zum einen werden Dichtungsmaterialien in Form von Normproben gealtert und danach werden ihre Eigenschaften mit speziellen Vorrichtungen gemessen. Zum anderen werden Brennstoffzellenstacks mit einem Prüfzyklus betrieben und gelegentlich auf Leckage geprüft (”In-Situ-Prüfung”), bis am Ende der Prüfzeit der Stack zerlegt und begutachtet wird.On the one hand, sealants are aged in the form of standard samples and then their properties are measured with special devices. On the other hand, fuel cell stacks are operated with a test cycle and occasionally checked for leakage ("in-situ test") until the stack is dismantled and inspected at the end of the test period.

Für die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften einer Normprobe werden üblicherweise folgende Standard-Prüfverfahren eingesetzt:

• Dichtemessung nach DIN 183-A
• Druckverformungsrest (DVR) nach DIN ISO 815
• Zugverformungsrest nach DIN ISO 2285
• Shore Härte nach DIN EN ISO 868 oder DIN 53505
• IRHD Härte nach DIN 180 48
• Reißdehnung und Reißfestigkeit im Zugversuch nach DIN 53504
• Spannungsrelaxation nach ISO 3384
• Stoßelastizität nach DIN 53512
• Weiterreißwiderstand nach DIN ISO 34-1

The following standard test methods are usually used to determine the mechanical properties of a standard sample:

• Density measurement after DIN 183-A
• compression set (DVR) after DIN ISO 815
• tensile set after DIN ISO 2285
• Shore hardness after DIN EN ISO 868 or DIN 53505
• IRHD hardness after DIN 180 48
• Elongation at break and tensile strength after tensile testing DIN 53504
• Stress relaxation after ISO 3384
• Impact resilience after DIN 53512
• tear propagation resistance DIN ISO 34-1

Diese Versuche ermöglichen es, einen Werkstoff grundsätzlich zu charakterisieren und mit anderen Werkstoffen zu vergleichen. Zusätzlich werden Proben auch mit den erwarteten Kontaktmedien über eine bestimmte Dauer gealtert und danach den obigen Prüfungen unterzogen, um die Kennwerte im Neuzustand und im gealterten Zustand vergleichen zu können. Beispielsweise werden die Dichtungsmaterialien für Brennstoffzellen für mehrere 1000 Stunden und bei Einsatztemperatur in Warmluft, in Kühlmittel, in deionisiertem (DI-) Wasser sowie in saurer Lösung eingelagert. Als Kühlmittel werden dabei im Allgemeinen gebräuchliche Kühlmittel auf Alkoholbasis verwendet, insbesondere das unter dem Markennamen Glysantin bekannte Kühlmittel.These experiments make it possible to characterize a material in principle and to compare it with other materials. In addition, samples are also aged with the expected contact media over a period of time and then subjected to the above tests to compare the new and aged values. For example, the fuel cell sealing materials are stored for several 1000 hours and at operating temperature in warm air, in coolant, in deionized (DI) water and in acidic solution. Coolants used are generally conventional alcohol-based coolants, in particular the coolant known under the brand name Glysantin.

Mit dieser Methode wird jedoch lediglich der Werkstoff als solcher getestet. Es ist damit aber nicht zwingend gesagt, dass der Werkstoff mit den besten Kennwerten auch als Bauteil die besten Eigenschaften aufweist. Die Kennwerte aus den Standard-Prüfungen sind beispielsweise nicht unbedingt mit den realen Bedingungen vergleichbar, da im Gebrauch oft andere Anforderungen herrschen. So hängt der so genannte Druckverformungsrest (DVR) von Verarbeitungsbedingungen des Dichtwerkstoffs ab – 2 mm Normplatten können z. B. andere Vernetzung haben als die filigranen BZ-Dichtungen von beispielsweise wenigen 100 μm Überstand. Auch der Zugverformungstest hätte lediglich eine eingeschränkte Aussagekraft beispielsweise Brennstoffzellen-Dichtungen kaum auf Zug beansprucht werden. Auch der Test bezüglich der Reißdehnung und der Reißfestigkeit hat lediglich eine eingeschränkte Aussagekraft, da Brennstoffzellen-Dichtungen kaum auf Zug beansprucht werden Gleiches gilt für den Test der Stoßelastizität, da Brennstoffzellen-Dichtungen nicht stoßend beansprucht werden.However, this method only tests the material as such. However, this does not necessarily mean that the material with the best characteristics also has the best properties as a component. The characteristic values from the standard tests, for example, are not necessarily comparable with the real conditions, since in use often different requirements prevail. Thus, the so-called compression set (DVR) depends on the processing conditions of the sealing material - 2 mm standard plates can z. B. have different networking than the filigree BZ seals of, for example, a few 100 microns supernatant. Also, the Zugverformungstest would have only a limited meaningfulness, for example, fuel cell seals hardly be claimed to train. The test with regard to the elongation at break and tear resistance also has only a limited significance, since fuel cell seals are hardly subjected to tensile stress. The same applies to the test of impact resilience, since fuel cell seals are not subject to shocks.

Die ”In-Situ-Prüfung” des realen Bauteils im Brennstoffzellenbetrieb wiederum ist sehr aufwendig und erst spät in der Prozesskette angesiedelt.The "in-situ test" of the real component in fuel cell operation, in turn, is very complex and located late in the process chain.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prüfsystem zur Verfügung zu stellen, das die Prüfung der Alterung eines Prüfobjektes, insbesondere einer Dichtung einer Brennstoffzelle, ermöglicht und das die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is to provide a test system which makes it possible to test the aging of a test object, in particular a gasket of a fuel cell, and which does not have the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird durch ein Prüfsystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a test system according to claim 1 and a method according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Danach ist ein Prüfsystem zur Prüfung der Alterung eines Prüfobjektes, insbesondere einer Dichtung einer Brennstoffzelle vorgesehen, wobei das Prüfsystem eine Prüfvorrichtung mit einer ersten Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Prüfobjekt zu tragen, und einer zweiten Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine auf die zweite Endplatte aufgebrachte Kraft flächig in die Prüfvorrichtung einzuleiten, wobei die erste Endplatte und die zweite Endplatte über eine Führungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die zweite Endplatte parallel zur ersten Endplatte zu führen, miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar sind, einer Kompressionsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Kraft auf die zweite Endplatte aufzubringen, einer Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Aufbringen der Kraft durch die Kompressionsvorrichtung zu steuern, einer Testmittelzuführungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Testmittel an das Prüfobjekt zu leiten sowie einer Messvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Parameter des Prüfobjektes zu messen und die Messwerte an eine Auswertungsvorrichtung zu übertragen, aufweist. Vorzugsweise sind die erste Endplatte und die zweite Endplatte biegesteif ausgeführt. Es können dazu vorteilhaft Werkstoffe mit vergleichsweise hohem Elastizitätsmodul, z. B. metallische Werkstoffe eingesetzt werden. Beide Platte sind jeweils unabhängig voneinander bevorzugt auswechselbar, um auf Designänderungen der Bipolarplatten reagieren zu könne. Weiterhin vorteilhaft sorgt die Führungsvorrichtung für eine möglichst große Parallelität der beiden Endplatten. Vorzugsweise werden die Messwerte durch so genanntes Polling (zyklisches Abfragen) der Auswertungsvorrichtung abgefragt. Gleichwertig ist aber die Verwendung von Interrupt-Requests (Unterbrechungsanforderungen) oder ein rekursiver Aufbau. Weiterhin können vorzugsweise auch mehrere Prüfobjekte in einer Prüfvorrichtung angeordnet werden. Die Prüfvorrichtung ist dabei in der Lage, eine große Bandbreite an unterschiedlich hohen Stapeln von Prüfobjekten aufzunehmen und zu prüfen, insbesondere in einer Höhe von kleiner als 1 mm bis zu einer Höhe von größer 50 mm.Thereafter, a test system for testing the aging of a test object, in particular, a gasket of a fuel cell is provided, wherein the test system comprises a test apparatus having a first end plate adapted and arranged to support the test object and a second end plate adapted and provided therefor is to initiate a plane force applied to the second end plate force in the tester, wherein the first end plate and the second end plate via a guide device which is adapted and intended to guide the second end plate parallel to the first end plate, connected to each other and movable relative to each other are a compression device which is adapted and intended to apply a force to the second end plate, a control device which is adapted and intended to control the application of the force by the compression device, a test agent supply device, the daz u is arranged and provided to direct test means to the test object as well as a measuring device, which is set up and provided to measure parameters of the test object and to transmit the measured values to an evaluation device has. Preferably, the first end plate and the second end plate are made rigid. It can be advantageous to materials with a relatively high modulus of elasticity, z. B. metallic materials are used. Both plates are each independently preferably interchangeable, to respond to design changes of the bipolar plates can. Further advantageously, the guide device ensures the greatest possible parallelism of the two end plates. Preferably, the measured values are polled by so-called polling (cyclic polling) of the evaluation device. Equivalent, however, is the use of interrupt requests or a recursive structure. Furthermore, preferably also a plurality of test objects can be arranged in a test apparatus. The test apparatus is capable of receiving and testing a wide range of stacks of test objects of different heights, in particular at a height of less than 1 mm up to a height of greater than 50 mm.

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Prüfsystem somit in der Lage mit dem Realbetrieb vergleichbare Alterungsmechanismen in einer erheblich verkürzten Zeitspanne zu prüfen, dadurch dass relevante Belastungsfälle für die Prüfkörper realitätsnah nachgebildet werden. Dies gilt insbesondere auch mit Hinblick auf der Realität entsprechende Kompressionskräfte, als auch der damit zusammenhängenden Verpressungswege, welche sich an der realen Verbausituation von beispielsweise Brennstoffzellenstacks orientieren.Advantageously, the test system according to the invention is thus able to test comparable aging mechanisms with the real operation in a considerably shortened time span, in that relevant load cases for the test specimens are simulated realistically. This applies in particular also with regard to the compression forces corresponding to reality, as well as the associated Verpressungswege, which is based on the real Orientation situation of example fuel cell stacks oriented.

Die Kompressionsvorrichtung weist bevorzugt einen Aktor auf, welcher die von der Steuereinrichtung empfangenen Steuersignale in eine entsprechende Kraft auf die zweite Endplatte umsetzt. Dazu ist grundsätzlich jede geeignete Vorrichtung zur Krafteinleitung denkbar, insbesondere sind die Verwendung eines Lastrahmens mit einem Spindelantrieb oder eines elektromechanischen Servo denkbar. insbesondere ist der Servo-Prüfzylinder für Einsatz in Reinräumen geeignet.The compression device preferably has an actuator, which converts the control signals received by the control device into a corresponding force on the second end plate. For this purpose, basically any suitable device for introducing force is conceivable, in particular the use of a load frame with a spindle drive or an electromechanical servo is conceivable. In particular, the servo test cylinder is suitable for use in clean rooms.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Steuervorrichtung um einen Mikrocontroller. Es ist aber auch jede andere Vorrichtung denkbar, die ein Eingangssignal verarbeiten und eine davon abhängige Steuerung bewirken kann. Die Testmittelzuführungsvorrichtung ist bevorzugt an die erste Endplatte montierbar.Preferably, the control device is a microcontroller. But it is also any other device conceivable that can process an input signal and cause a dependent control. The test agent delivery device is preferably mountable to the first end plate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kompressionsvorrichtung eine über die Führungsvorrichtung mit der zweiten Endplatte verbundene Kompressionsplatte auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mittels einer Befestigungsvorrichtung an einer definierten Position an der Führungsvorrichtung fixiert zu werden. Zur Messung der Spannungsrelaxation wird das Prüfobjekt vorzugsweise auf ein gewünschtes Maß verpresst und dieser Weg über die Messung konstant gehalten. Die abfallende Dichtkraft wird dann über der Zeit aufgetragen. Vorteilhaft wird der Verpressungsweg per Zug-Druck-Prüfmaschine eingestellt und anschließen mittels der Befestigungsvorrichtung mechanisch an der Führungsvorrichtung verklemmt. Es ist jedoch auch die Verwendung jeder anderen geeigneten Vorrichtung denkbar.In a further advantageous embodiment, the compression device has a compression plate connected to the second end plate via the guide device, which is set up and provided to be fixed to the guide device at a defined position by means of a fastening device. To measure the stress relaxation, the test object is preferably pressed to a desired dimension and this path is kept constant over the measurement. The declining sealing force is then applied over time. Advantageously, the Verpressungsweg is adjusted by train-pressure testing machine and connected by means of the fastening device mechanically clamped to the guide device. However, it is also conceivable to use any other suitable device.

Bevorzugt weist die Messvorrichtung eine Kraftmesseinrichtung und/oder eine Wegmesseinrichtung und/oder eine Leckagetesteinrichtung auf. Vorteilhaft handelt es sich bei der Kraftmesseinrichtung um einen Kraftaufnehmer, also um einen Sensor, der eine Kraft misst. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kraftmessdose o. ä. handeln. Der Kraftaufnehmer ermöglicht es bevorzugt, die Dichtungskraft in bestimmten Zeitabständen aufzunehmen. Die Datenaufnahme in logarithmischen Zeitabständen würde mit dem erwarteten Kraftverlauf eher übereinstimmen, eine lineare Zeiteinteilung stellt jedoch keinen Mehraufwand dar. Bei einem konstanten Verpressungsweg ergibt sich damit die durch physikalische und chemische Vorgänge verursachte Spannungsrelaxation. Die Messwerte der Kraftmessdose werden eine gewisse Temperaturabhängigkeit aufweisen, daher gilt es vorteilhaft, die Messwert-Drift in einer Korrekturkurve festzuhalten oder die Messstrategie so zu wählen, dass Messwerte immer bei der gleichen Temperatur gespeichert werden. Bei der bevorzugten Verwendung eines Kraftaufnehmers, der einen kompensierten Temperaturbereich von z. B. –40 bis + 120°C besitzt, ist die Temperaturabhängigkeit als gering anzusehen. Vorteilhaft ist der Sensor zwischen der zweiten Endplatte und der Kompressionsplatte angeordnet.The measuring device preferably has a force measuring device and / or a displacement measuring device and / or a leakage test device. Advantageously, the force measuring device is a force transducer, that is to say a sensor which measures a force. This may be, for example, a load cell or the like. The force transducer preferably makes it possible to absorb the sealing force at specific time intervals. The data acquisition at logarithmic time intervals would rather coincide with the expected force curve, but a linear time division does not represent any additional effort. In the case of a constant compression path, this results in the stress relaxation caused by physical and chemical processes. The measured values of the load cell will have a certain temperature dependence, therefore it is advantageous to record the measured value drift in a correction curve or to select the measurement strategy such that measured values are always stored at the same temperature. In the preferred use of a force transducer having a compensated temperature range of e.g. B. -40 to + 120 ° C, the temperature dependence is to be regarded as low. Advantageously, the sensor is arranged between the second end plate and the compression plate.

Weiter vorteilhaft handelt es sich bei der Wegmesseinrichtung um einen Wegaufnehmer, also um einen elektromechanischen Sensor zur Messung von Längenänderungen, welcher bevorzugt zwischen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte angeordnet ist und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im kraftgeregelten Modus die Retardation zu messen. Die Messwertfrequenz des Wegaufnehmers ist vorzugsweise identisch zur Messwertfrequenz des Kraftaufnehmers. Im Falle der Verklemmung bei eingestellter Verpressungshöhe misst der Wegaufnehmer bevorzugt die Temperaturausdehnung der Metallsäulen. Um Temperaturzyklen zu berücksichtigen, könnte man vorteilhaft kapazitive Sensoren oder Wirbelstromsensoren verwende. Wirbelstromsensoren haben gegenüber kapazitiven Sensoren den Vorteil, dass sie von Taubildung bzw. Feuchtigkeitskondensation auf den Messoberflächen nicht beeinflusst werden. Es ist auch denkbar, die einzelnen Bipolarplatten mittels optischer Bildverarbeitung von der Seite der Gestelle erfassen und die Abstände zueinander messen. Dafür könnten z. B. beheizte Sichtfenster in eine Klimakammer integriert und die Kamera bei Raumtemperatur betrieben werden, während das Prüfobjekt dem Temperaturzyklus ausgesetzt sind.Further advantageously, the displacement measuring device is a displacement transducer, that is to say an electromechanical sensor for measuring changes in length, which is preferably arranged between the first end plate and the second end plate and is designed and provided to measure the retardation in the force-controlled mode. The measured value frequency of the displacement transducer is preferably identical to the measured value frequency of the force transducer. In the case of jamming at set compression height of the transducer preferably measures the temperature expansion of the metal columns. To account for temperature cycling, one could advantageously use capacitive sensors or eddy current sensors. Eddy current sensors have the advantage over capacitive sensors that they are not affected by dew formation or moisture condensation on the measuring surfaces. It is also conceivable to detect the individual bipolar plates by means of optical image processing from the side of the frames and to measure the distances from each other. For z. B. heated viewing window integrated into a climate chamber and the camera are operated at room temperature, while the test object are exposed to the temperature cycle.

Um die Leckageraten zu ermitteln kann vorteilhaft eine separate Leckagetesteinrichtung genutzt werden, bei welcher die Medienversorgung von der Prüfvorrichtung abgekoppelt und ein Interface der Leckagetesteinrichtung an die erste Endplatte montiert wird. Dabei kann es sich bevorzugt um einen handelsüblichen 3-Kanal-Leckagetester handeln. Weiterhin vorteilhaft kann die Leckagetesteinrichtung in der Testmittelzuführungsvorrichtung integriert sein, so dass eine vollautomatische Leckagemessung in definierten Zeitabständen möglich ist. Die Messdauer liegt hier vorzugsweise im Minutenbereich. Die Messwertfrequenz ist hier bevorzugt deutlich geringer als bei dem Kraftaufnehmer und dem Wegaufnehmer. Vorzugsweise wird je nach 100 h eine Leckagemessung durchgeführt. Die gemessenen Leckageraten werden vorzugsweise händisch oder vollautomatisch an die Auswertungsvorrichtung übertragen.In order to determine the leakage rates, it is advantageous to use a separate leakage test device in which the media supply is disconnected from the test device and an interface of the leakage test device is mounted on the first end plate. This may preferably be a commercially available 3-channel leakage tester. Further advantageously, the leakage test device can be integrated in the test agent supply device, so that a fully automatic leakage measurement at defined time intervals is possible. The measurement period is preferably in the minute range. The measured value frequency is preferably significantly lower here than in the force transducer and the displacement transducer. Preferably, a leakage measurement is performed depending on the 100 hours. The measured leakage rates are preferably transmitted manually or fully automatically to the evaluation device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Prüfobjekt als Bauteil mit einer integrierten Dichtung ausgebildet. Vorteilhaft ist die Dichtung auf das Bauteil aufgespritzt. Sie kann jedoch alternativ auch auf jegliche andere Art befestigt sein, beispielsweise geklebt.In a further advantageous embodiment, the test object is designed as a component with an integrated seal. Advantageously, the seal is sprayed onto the component. However, it can alternatively be attached in any other way, for example, glued.

Vorteilhaft ist in der ersten Endplatte zumindest eine Durchgangsöffnung zur Einleitung der Testmittel vorgesehen. Vorteilhaft sind dazu an der Durchgangsöffnung entsprechende Kopplungen bzw. Interfaces montiert. Advantageously, at least one passage opening for introducing the test means is provided in the first end plate. For this purpose, corresponding couplings or interfaces are advantageously mounted on the passage opening.

Bevorzugt handelt es sich bei den Testmitteln um angefeuchtete Luft und/oder angefeuchteten Wasserstoff und/oder ein Kühlmittel und/oder eine saure Lösung und/oder Wasser. Dem Fachmann ist klar, dass für die Prüfung jeweils diejenigen Medien verwendet werden, die auch in der Anwendung mit der Dichtung in Kontakt kommen. Bedingt durch die Funktionsweise einer Brennstoffzelle existieren im Brennstoffzellen-Stack drei unterschiedlich große Volumen für die Prozessgase Wasserstoff und Luft sowie für ein Kühlmittel. Diese drei Medien sind zueinander und zur Umgebung abgedichtet und stehen somit in ständigem Kontakt mit Teilen der Brennstoffzellendichtung. Da die PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran) eine erstarrte Säure darstellt und Wasser in verschieden Formen in der Brennstoffzelle vorkommt, sind die „saure Lösung” und Wasser (DI-Wasser) weitere entscheidende Medien, welche mit der Dichtung in Kontakt kommen.The test agents are preferably moistened air and / or moistened hydrogen and / or a coolant and / or an acidic solution and / or water. It is clear to the person skilled in the art that in each case those media which also come into contact with the seal during use are used for the test. Due to the mode of operation of a fuel cell, there are three different volumes in the fuel cell stack for the process gases hydrogen and air as well as for a coolant. These three media are sealed to each other and to the environment and thus are in constant contact with parts of the fuel cell seal. Since the PEM (Polymer Electrolyte Membrane) is a solidified acid and water exists in various forms in the fuel cell, the "acid solution" and water (DI water) are other critical media that come in contact with the gasket.

Vorzugsweise werden die Kathodenseite mit feuchter Luft und die Anodenseite mit feuchtem Wasserstoff versorgt, wobei die Versorgung in einem Kreislauf stattfinden kann, da das jeweilige Medium nicht verbraucht wird. Weiterhin vorzugsweise findet die Versorgung mit saurer Lösung als Zusatz oder solitär auf der Anoden- oder der Kathodenseite statt. Auch hier kann die Versorgung in einem Kreislauf stattfinden, da das Medium nicht verbraucht wird. Weiterhin vorteilhaft sind die Verbindungen säurebeständig ausgelegt. Der Kühlungsstrang wird bevorzugt mit vorgemischtem Kühlmittel versorgt. Auch hier kann die Versorgung in einem Kreislauf stattfinden, da das Medium nicht verbraucht wird. Vorteilhaft wird das Kühlmittel zwischen minus 25°C und 108°C temperiert. Weiterhin vorteilhaft sind die Verbindungen druck- und temperaturbeständig ausgelegt, um das Kühlmittel auch kurzzeitig im überhitzten Zustand (bis 120°C) betreiben zu können. Die Feuchte auf Anoden- und Kathodenseite wird vorzugsweise mit geringer Dynamik zwischen „unbefeuchtet” und „sehr feucht” eingestellt. Vorzugsweise ist eine Möglichkeit vorgesehen, die die Leitungen zur Anoden-, Kühlungs- und Kathodenseite mit Stickstoff zu spülen.Preferably, the cathode side with humid air and the anode side are supplied with wet hydrogen, the supply can take place in a circuit, since the respective medium is not consumed. Further preferably, the supply of acidic solution takes place as an additive or solitary on the anode or the cathode side. Again, the supply can take place in a cycle, since the medium is not consumed. Further advantageously, the compounds are designed acid resistant. The cooling strand is preferably supplied with premixed coolant. Again, the supply can take place in a cycle, since the medium is not consumed. Advantageously, the coolant is heated to between -25 ° C and 108 ° C. Further advantageously, the compounds are pressure and temperature resistant designed to operate the coolant for a short time in the overheated state (up to 120 ° C). The moisture on the anode and cathode side is preferably adjusted with low dynamics between "unhumidified" and "very moist". Preferably, a possibility is provided to flush the lines to the anode, cooling and cathode side with nitrogen.

Vorzugsweise weist die Führungsvorrichtung vier Säulen zum Führen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte und/oder der Kompressionsplatte auf. Die Führung durch vier Säulen ermöglicht eine maximale Parallelität von der ersten Endplatte zur zweiten Endplatte und ein minimales Spiel beim Einstellen des Verpressungswegs. die Führungsvorrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie sowohl die aktive Kraftregelung per elektromechanischen Aktor als auch die Fixierung des Verpressungswegs durch mechanische Klemmung ermöglicht.Preferably, the guide device has four columns for guiding the first end plate and the second end plate and / or the compression plate. The four column guide allows maximum parallelism from the first end plate to the second end plate and minimal play in adjusting the compression travel. the guide device is preferably designed so that it allows both the active force control by electromechanical actuator and the fixation of the Verpressungswegs by mechanical clamping.

Bevorzugt sind zwischen der ersten Endplatte und dem Prüfobjekt und zwischen der zweiten Endplatte und dem Prüfobjekt Trennmittel vorgesehen. Die zu prüfenden Dichtungen haben in einem Brennstoffzellenstack keinen Kontakt zu metallischen Bauteilen. Vorzugsweise soll dies daher auch in der Prüfvorrichtung vermieden werden. Dazu werden bevorzugt Trennmittel in Form von Folien (Frames) verwendet. Vorteilhaft handelt es sich bei den Frames um laminierte Folien. Die Folien besitzen Ausschnitte für die jeweilige Medienleitung. Die Folien werden vorteilhaft an die erste Endplatte und die zweite Endplatte dichtend geklebt und zum separieren der Prüfobjekte genutzt. Weiterhin vorteilhaft können die Folien auch zum separieren einzelner Prüfobjekte genutzt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Prüfvorrichtung in einer Klimatisierungsvorrichtung angeordnet. Der Arbeitsbereich in einem Kraftfahrzeug ist auf Temperaturen zwischen minus 25°C (minimale Starttemperatur) und 95°C (maximale Umgebungstemperatur) festgelegt. Dieser Temperaturbereich soll bevorzugt auch in der Prüfvorrichtung durch Erwärmung und Kühlung des Kühlmittels nachgestellt werden. Da die Prüfvorrichtung aber vorteilhaft aus vielen massiven Metallkomponenten besteht und somit eine hohe Wärmekapazität besitzt, muss zur Unterstützung eine Klimatisierurigsvorrichtung, z. B. eine Klimakammer eingesetzt werden. Die Klimakammer gewährleistet vorteilhaft auch eine Isolation zum Laborklima und wirkt somit energiesparend.Preferably, separating means are provided between the first end plate and the test object and between the second end plate and the test object. The seals to be tested have no contact with metallic components in a fuel cell stack. Preferably, this should therefore be avoided in the tester. For this purpose, release agents in the form of foils (frames) are preferably used. Advantageously, the frames are laminated films. The films have cutouts for the respective media line. The films are advantageously adhesively bonded to the first end plate and the second end plate and used to separate the test objects. Further advantageously, the films can also be used to separate individual test objects. In a further advantageous embodiment, the test device is arranged in an air conditioning device. The working range in a motor vehicle is set at temperatures between minus 25 ° C (minimum start temperature) and 95 ° C (maximum ambient temperature). This temperature range should preferably be adjusted in the tester by heating and cooling of the coolant. But since the test device advantageously consists of many solid metal components and thus has a high heat capacity, an air conditioning device, e.g. B. a climate chamber can be used. The climate chamber advantageously ensures insulation to the laboratory climate and thus saves energy.

Weiterhin vorzugsweise ist ein Verfahren zur Prüfung der Alterung einer Dichtung, insbesondere unter Verwendung eines Prüfsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisend die Schritte: ein Prüfobjekt wird in einer Prüfvorrichtung angeordnet, wobei die Prüfvorrichtung eine erste Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Prüfobjekt zu tragen, eine zweite Endplatte, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine auf die zweite Endplatte aufgebrachte Kraft flächig in die Prüfvorrichtung einzuleiten, wobei die erste Endplatte und die zweite Endplatte über eine Führungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die zweite Endplatte parallel zur ersten Endplatte zu führen, miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar sind, eine Kompressionsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Kraft auf die zweite Endplatte aufzubringen, eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Aufbringen der Kraft durch die Kompressionsvorrichtung zu steuern, eine Testmittelzuführungsvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Testmittel an das Prüfobjekt zu leiten sowie eine Messvorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Parameter des Prüfobjektes zu messen und die Messwerte an eine Auswertungsvorrichtung zu übertragen, umfasst, über die Testmittelzuführungsvorrichtung werden Testmittel, insbesondere angefeuchtete Luft und/oder angefeuchteter Wasserstoff und/oder ein Kühlmittel und/oder eine saure Lösung und/oder Wasser in die Prüfvorrichtung geleitet, durch die Kompressionsvorrichtung wird eine Kraft auf die zweite Endplatte aufgebracht, wobei die aufgebrachte Kraft durch die zweite Endplatte flächig in die Prüfvorrichtung eingeleitet wird, eine über die Führungsvorrichtung mit der zweiten Endplatte verbundene Kompressionsplatte wird mittels einer Befestigungsvorrichtung an einer definierten Position an der Führungsvorrichtung fixiert und durch eine Kraftmesseinrichtung wird die durch die zweite Endplatte auf die fixierte Kompressionsplatte ausgeübte Kraft gemessen und an eine Auswertungsvorrichtung übertragen oder durch die Kompressionsvorrichtung wird fortlaufend eine definierte Kraft auf die zweite Endplatte aufgebracht und durch eine Wegmesseinrichtung wird der Abstand zwischen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte fortlaufend gemessen und an eine Auswertungsvorrichtung übertragen, durch eine Leckagetesteinrichtung, die in die Testmittelzuführungsvorrichtung integriert ist, wird die Leckagerate der Prüfungsvorrichtung ermittelt und an die Auswertungsvorrichtung übertragen, nach einer definierten Zeitspanne wird das Prüfobjekt aus der Prüfvorrichtung entfernt und analysiert und die Analysedaten werden an die Auswertungsvorrichtung übertragen, die Auswertungsvorrichtung wertet die übertragenen Daten aus.Further preferably, a method for testing the aging of a seal, in particular using a test system according to one of claims 1 to 9, comprising the steps: a test object is arranged in a test apparatus, wherein the test apparatus is a first end plate, which is set up and provided To carry the test object, a second end plate, which is adapted and provided to initiate a force applied to the second end plate surface force in the tester, wherein the first end plate and the second end plate via a guide device, which is set up and provided, the second End plate parallel to the first end plate to lead, connected to each other and are movable relative to each other, a compression device, which is adapted and intended to apply a force to the second end plate, a control device which is adapted and intended to apply the force through the Controlling a compression device, a test agent supply device, which is adapted and provided to direct test means to the test object and a measuring device, which is set up and intended, To measure parameters of the test object and to transmit the measured values to an evaluation device, test agents, in particular humidified air and / or humidified hydrogen and / or a coolant and / or an acidic solution and / or water are fed into the test apparatus via the test agent supply device, by the compression device, a force is applied to the second end plate, wherein the applied force is introduced through the second end plate surface in the tester, a connected to the guide device with the second end plate compression plate is fixed by means of a fastening device at a defined position on the guide device and by a force measuring device, the force exerted by the second end plate on the fixed compression plate force is measured and transmitted to an evaluation device or by the compression device is continuously a defined force applied to the second end plate and by a Wegmesseinrichtung the distance between the first end plate and the second end plate is continuously measured and transmitted to an evaluation device, by a leakage test device, which is integrated into the test agent supply device, the leakage rate of the test device is determined and transmitted to the evaluation device After a defined period of time, the test object is removed from the test apparatus and analyzed and the analysis data are transmitted to the evaluation device, the evaluation device evaluates the transmitted data.

Während Kraft und Weg vorzugsweise in relativ kurzen Zeitabständen aufgenommen werden sollen, findet die finale Analyse bevorzugt nach längerer Medieneinwirkung statt. Dazu wird vorteilhaft die Prüfvorrichtung zerlegt und das Prüfobjekt aus der Prüfvorrichtung entfernt, um sie weiter zu analysieren. Bevorzugt werden zur Analyse die charakteristischen Dichtungssegmente per Foto dokumentiert, eine Geometriemessung (vor allem Dichtungshöhe) per Koordinatenmessgerät vorgenommen sowie entstandene Risse untersucht, wobei die Eindringtiefe der Medienalterung von der Innenseite zur Außenseite der Dichtung bestimmt wird und die einzelnen Schäden wenn möglich dem verursachenden Medium (Wasserstoff, Luft und Kühlmittel) an den entsprechenden Portdichtungen zugeordnet wird.While force and path should preferably be recorded in relatively short time intervals, the final analysis preferably takes place after prolonged exposure to media. For this purpose, advantageously, the test apparatus is disassembled and the test object is removed from the test apparatus in order to further analyze it. Preferably, the characteristic sealing segments are documented by means of a photo, a geometry measurement (above all sealing height) is carried out by means of a coordinate measuring machine and cracks are examined, whereby the penetration depth of the media aging from the inside to the outside of the seal is determined and if possible the individual damage is caused to the causative medium ( Hydrogen, air and coolant) at the corresponding port seals.

Da die finale Analyse die jeweilige Prüfung beendet und man vorzugsweise mehrere Auswertungen entlang der Dichtungs-Lebensdauer benötigt, sind mehrere parallel betreibbare Prüfungssysteme zu empfehlen. So könnten die Prüfobjekte eines Prüfsystems der finalen Analyse unterzogen werden, ohne die Medienalterung der anderen Prüfsysteme zu unterbrechen. Für einen nennenswerten Grad der Alterung sollte vorteilhaft erst ab z. B. 1000 h mit den finalen Analysen begonnen werden. Als zeitliche Taktung kommt vorteilhaft eine logarithmische Einteilung in Frage.Since the final analysis ends the respective test and it is preferable to require several evaluations along the seal life, several parallel test systems are recommended. Thus, the test objects of one test system could be subjected to the final analysis without interrupting the media aging of the other test systems. For a significant degree of aging should advantageously only from z. B. 1000 h with the final analysis to be started. As temporal timing is advantageously a logarithmic classification in question.

Vorteilhaft werden acht Prüfungsvorrichtungen parallel verwendet. Vier Prüfungsvorrichtungen werden bevorzugt kraftgeregelt von je einem elektromechanischen Aktor betrieben. Dazu wird vorteilhaft ein stabiler Hauptrahmen benötigt, auf dem die vier Aktoren montiert werden. Die Aktoren befinden sich vorzugsweise außerhalb des temperierten Bereichs, daher ragen vorteilhaft nur die Kolbenstangen in die Klimakammer hinein.Advantageously, eight test devices are used in parallel. Four testing devices are preferably operated by a force-controlled electromechanical actuator. For this purpose, a stable main frame is advantageously required, on which the four actuators are mounted. The actuators are preferably outside the tempered region, therefore advantageously only the piston rods protrude into the climatic chamber.

Vier weitere Prüfungsvorrichtungen werden bevorzugt passiv mit konstantem Verpressungsweg betrieben. Dabei werden die Prüfungsvorrichtungen vorzugsweise zuerst aktiv mit einer Zug-Druck-Prüfmaschine oder einem der vier elektromechanischen Aktoren auf den gewünschten Verpressungsweg gebracht werden. Anschließend wird die Kompressionsplatte bevorzugt mittels der Befestigungsvorrichtung an einer definierten Position an der Führungsvorrichtung mechanisch verklemmt, um den Weg konstant zu halten. Die so verklemmten Prüfungsvorrichtungen werden vorzugsweise anschließend in die Klimatisierungsvorrichtung gestellt. Jede Klimatisierungsvorrichtung weist vorteilhaft ein separates Heiz-/Kühlaggregat auf.Four further testing devices are preferably operated passively with constant compression travel. The test devices are preferably first brought to the desired Verpressungsweg active with a train-pressure testing machine or one of the four electromechanical actuators. Subsequently, the compression plate is preferably mechanically clamped by means of the fastening device at a defined position on the guide device in order to keep the path constant. The so jammed test devices are preferably then placed in the air conditioning device. Each air conditioning device advantageously has a separate heating / cooling unit.

Um die erhaltenen Daten vergleichen zu können ist vorteilhaft eine Testvorrichtung vorgesehen, welche es ermöglicht, die Prüfobjekte im mechanisch unbelasteten Zustand unter denselben Konditionen (Medien, Temperatur, Dauer) wie in der Prüfvorrichtung zu altern. Dazu sind vorteilhaft drei getrennte Volumen vorgesehen, da die Prüfvorrichtung vorzugsweise auch nur mit drei Medien gleichzeitig in Kontakt gebracht wird. Die Volumen sind vorzugsweise ebenfalls in einer Klimakammer untergebracht, um das gleiche Temperaturprofil zu erfahren, wobei die Volumen bevorzugt entweder als Bypass zu einer Prüfvorrichtung (Parallelschaltung lokal) oder in Strömungsrichtung vor oder nach einer Prüfvorrichtung (Reihenschaltung) oder als separaten Kreis im Prüfsystem (Parallelschaltung global) angeordnet sind.In order to be able to compare the obtained data, a test device is advantageously provided, which makes it possible to age the test objects in the mechanically unloaded state under the same conditions (media, temperature, duration) as in the test device. For this purpose, three separate volumes are advantageously provided, since the test device is preferably brought into contact with only three media simultaneously. The volumes are preferably also housed in a climate chamber to experience the same temperature profile, the volumes preferably either as a bypass to a tester (parallel circuit locally) or in the flow direction before or after a tester (series connection) or as a separate circuit in the test system (parallel connection global) are arranged.

Im Folgenden sollen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand einer Figur näher erläutert werden. Dabei zeigt:In the following, further features and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to a figure. Showing:

1 die schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung mit zwei Prüfobjekten. 1 the schematic representation of a tester with two test objects.

In 1 ist die schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung zu erkennen, deren wesentliche Bestandteile eine erste Endplatte 1, Prüfobjekte 2, eine zweite Endplatte 3, eine Führungsvorrichtung 4, einen Aktor 5, eine Kompressionsplatte 6, eine Auswertungs- und Steuervorrichtung 7, Befestigungsvorrichtungen 8, eine Kraftmesseinrichtung 9, eine Wegmesseinrichtung 10, Dichtungen 11, Trennmittel 12, Durchgangsöffnungen 13 sowie Führungen 14 sind.In 1 is the schematic representation of a test device to recognize the essential components of a first end plate 1 , Test objects 2 , a second end plate 3 , a guiding device 4 , an actor 5 , a compression plate 6 , an evaluation and control device 7 . fasteners 8th , a force measuring device 9 , a path measuring device 10 , Seals 11 , Release agent 12 , Through holes 13 as well as guided tours 14 are.

Die erste Endplatte 1 trägt die beiden Prüfobjekte 2 und ist über eine Führungsvorrichtung 4 mit der zweiten Endplatte 3 und der Kompressionsplatte 6 verbunden und beide Endplatten 1, 3 sind relativ zueinander bewegbar. Die erste Endplatte 1 weist darüber hinaus zwei Durchgangsöffnungen 13 zur Einleitung der Testmittel auf. Die Kompressionsplatte 6 weist Befestigungsvorrichtungen 8 auf, die dazu dienen, die Kompressionsplatte 6 an einer definierten Position an der Führungsvorrichtung 4 zu fixieren. An der zweiten Endplatte 3 sind zwei Führungen 14 zu erkennen, mittels derer eine maximale Parallelität von der ersten Endplatte 1 zur zweiten Endplatte 3 und zur Kompressionsplatte 6 und ein minimales Spiel beim Einstellen des Verpressungswegs erreicht werden kann. Zwischen der zweiten Endplatte 3 und der Kompressionsplatte 6 ist eine Kraftmesseinrichtung 9 angeordnet. Vorteilhaft handelt es sich bei der Kraftmesseinrichtung 9 um einen Kraftaufnehmer, also um einen Sensor, der eine Kraft misst. Zwischen der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 3 ist eine Wegmesseinrichtung 10 angeordnet. Bei der Wegmesseinrichtung 10 handelt es sich vorteilhaft um einen Wegaufnehmer, also um einen elektromechanischen Sensor zur Messung von Längenänderungen und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im kraftgeregelten Modus die Retardation zu messen. Die gepunktete Linie symbolisiert die Möglichkeit, diesen Abstand zu messen. Die Kraftmesseinrichtung 9 und die Wegmesseinrichtung 10 sind jeweils mit der Auswertungs- und Steuervorrichtung 7 verbunden, um dieser die Messwerte zu übermitteln. Diese Verbindungen können über Kabel, drahtlos oder auf sonstige Weise ausgeführt sein. Vorzugsweise werden die Messwerte durch so genanntes Polling (zyklisches Abfragen) der Auswertungsvorrichtung 7 abgefragt. Gleichwertig ist aber die Verwendung von interrupt-Requests (Unterbrechungsanforderungen) oder ein rekursiver Aufbau. Hier ist die Auswertungs- und Steuervorrichtung 7 als ein Gerät ausgeführt. Es ist aber natürlich ebenso denkbar, dass die Auswertungsvorrichtung 7 und die Steuervorrichtung 7 als einzelne Geräte ausgeführt sind. Die Auswertungs- und Steuervorrichtung 7 ist ebenfalls mit dem Aktor 5 verbunden, weicher die von der Auswertungs- und Steuervorrichtung 7 empfangenen Steuersignale über die Kompressionsplatte 6 in eine entsprechende Kraft auf die zweite Endplatte 3 umsetzt. Dazu ist grundsätzlich jede geeignete Vorrichtung zur Krafteinleitung denkbar, insbesondere ist die Verwendung eines elektromechanischen Servo-Prüfzylinders denkbar. Zwischen der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 3 sind zwei Prüfobjekte 2 mit jeweils vier Dichtungen 11 dargestellt. Außerdem sind zwischen der ersten Endplatte 1 und dem Prüfobjekt 2 und zwischen der zweiten Endplatte 3 und dem Prüfobjekt 2 Trennmittel 12 zu erkennen. Die zu prüfenden Dichtungen 11 haben in einem Brennstoffzellenstack keinen Kontakt zu metallischen Bauteilen. Vorzugsweise soll dies daher auch in der Prüfvorrichtung vermieden werden. Dazu werden bevorzugt Trennmittel 12 in Form von Folien mit Durchbrüchen für die Medienleitung verwendet. Die Folien werden vorteilhaft an die erste Endplatte 1 und die zweite Endplatte 2 dichtend geklebt und zum separieren der Prüfobjekte 2 genutzt. Weiterhin vorteilhaft können die Folien auch zum separieren von zwei Prüfobjekten 2 genutzt werden.The first end plate 1 carries the two test objects 2 and is about a guiding device 4 with the second end plate 3 and the compression plate 6 connected and both end plates 1 . 3 are movable relative to each other. The first end plate 1 also has two through holes 13 to initiate the test agents. The compression plate 6 has fastening devices 8th on which serve the compression plate 6 at a defined position on the guide device 4 to fix. At the second end plate 3 are two guides 14 by means of which a maximum parallelism of the first end plate 1 to the second end plate 3 and to the compression plate 6 and a minimum clearance can be achieved in adjusting the Verpressungswegs. Between the second end plate 3 and the compression plate 6 is a force measuring device 9 arranged. Advantageously, it is the force measuring device 9 around a force transducer, so a sensor that measures a force. Between the first end plate 1 and the second end plate 3 is a displacement measuring device 10 arranged. At the Wegmesseinrichtung 10 it is advantageous to a displacement transducer, so an electromechanical sensor for measuring changes in length and set up and provided to measure the retardation in the force-controlled mode. The dotted line symbolizes the possibility to measure this distance. The force measuring device 9 and the path measuring device 10 are each with the evaluation and control device 7 connected to transmit the measured values. These connections can be made by cable, wireless or otherwise. Preferably, the measured values are determined by so-called polling (cyclic polling) of the evaluation device 7 queried. Equivalent, however, is the use of interrupt requests or a recursive setup. Here is the evaluation and control device 7 as a device. Of course, it is also conceivable that the evaluation device 7 and the control device 7 are executed as individual devices. The evaluation and control device 7 is also with the actor 5 connected, softer by the evaluation and control device 7 received control signals via the compression plate 6 in a corresponding force on the second end plate 3 implements. For this purpose, basically any suitable device for introducing force is conceivable, in particular the use of an electromechanical servo-testing cylinder is conceivable. Between the first end plate 1 and the second end plate 3 are two test objects 2 each with four seals 11 shown. Also, between the first end plate 1 and the test object 2 and between the second end plate 3 and the test object 2 release agent 12 to recognize. The seals to be tested 11 have no contact with metallic components in a fuel cell stack. Preferably, this should therefore be avoided in the tester. For this purpose, preference is given to release agents 12 used in the form of films with openings for the media line. The films are advantageously attached to the first end plate 1 and the second end plate 2 glued sealing and to separate the test objects 2 used. Furthermore, the films can also be advantageous for separating two test objects 2 be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 183-A [0007]
DIN ISO 815 [0007]
DIN ISO 2285 [0007]
DIN EN ISO 868 [0007]
DIN 53505 [0007]
DIN 180 48 [0007]
DIN 53504 [0007]
ISO 3384 [0007]
DIN 53512 [0007]
DIN ISO 34-1 [0007]

Claims

Test system for testing the aging of a test object ( 2 ), in particular a seal ( 11 ) of a fuel cell, wherein the test system comprises a test apparatus having - a first end plate ( 1 ), which is set up and provided for, the test object ( 2 ) and a second end plate ( 3 ), which is set up and provided, one on the second end plate ( 3 ) applied force flat in the tester, wherein the first end plate ( 1 ) and the second end plate ( 3 ) via a guide device ( 4 ), which is set up and provided, the second end plate ( 3 ) parallel to the first end plate ( 1 ), interconnected and movable relative to each other, - a compression device ( 5 . 6 ), which is adapted and intended to apply a force to the second end plate ( 3 ), - a control device ( 7 ), which is arranged and provided for, the application of the force by the compression device ( 5 . 6 ), - a test agent supply device, which is set up and provided for, test means to the test object ( 2 ) and - a measuring device ( 9 . 10 ), which is set up and provided for, parameters of the test object ( 2 ) and the measured values to an evaluation device ( 7 ).

Test system according to claim 1, characterized in that the compression device ( 5 . 6 ) a compression plate connected via the guide device to the second end plate ( 6 ), which is set up and provided for, by means of a fastening device ( 8th ) at a defined position on the guide device ( 4 ) to be fixed.

Test system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the measuring device ( 9 . 10 ) a force measuring device ( 9 ) and / or a path measuring device ( 10 ) and / or has a leakage test device.

Test system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the test object ( 2 ) as a component with an integrated (or sprayed) seal ( 11 ) is trained.

Test system according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the first end plate ( 1 ) at least one passage opening ( 13 ) is provided for initiating the test means.

Test system according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is the test means to humidified air and / or humidified hydrogen and / or a coolant and / or an acidic solution and / or water.

Test system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the guide device ( 4 ) four pillars ( 4 ) for guiding the first end plate ( 1 ) and the second end plate ( 3 ) and / or the compression plate ( 6 ) having.

Test system according to one of claims 1 to 7, characterized in that between the first end plate ( 1 ) and the test object ( 2 ) and between the second end plate ( 3 ) and the test object ( 2 ) Release agent ( 12 ) are provided.

Test system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the test device is arranged in an air conditioning device.

Method for testing the aging of a seal ( 11 ), in particular using a test system according to one of claims 1 to 9, comprising the steps: - a test object ( 2 ) is placed in a test apparatus, the test apparatus having a first end plate ( 1 ), which is set up and provided for, the test object ( 2 ), a second end plate ( 3 ), which is set up and provided, one on the second end plate ( 3 ) applied force flat in the tester, wherein the first end plate ( 1 ) and the second end plate ( 3 ) via a guide device ( 4 ), which is set up and provided, the second end plate ( 3 ) parallel to the first end plate ( 1 ), connected to each other and movable relative to each other, a compression device ( 5 . 6 ), which is adapted and intended to apply a force to the second end plate ( 3 ), a control device ( 7 ), which is arranged and provided for, the application of the force by the compression device ( 5 . 6 ), a test agent supply device arranged and provided for providing test means to the test object ( 2 ) and a measuring device ( 9 . 10 ), which is set up and provided for, parameters of the test object ( 2 ) and the measured values to an evaluation device ( 7 ), - test agent, in particular moistened air and / or humidified hydrogen and / or a coolant (glysantin) and / or an acidic solution and / or water are passed into the test apparatus via the test agent supply device, - by the compression device ( 5 . 6 ) a force is applied to the second end plate ( 3 ), wherein the applied force through the second end plate ( 3 ) is introduced flat into the test apparatus, - one on the guide device ( 4 ) with the second end plate ( 3 ) connected compression plate is by means of a fastening device ( 8th ) at a defined position on the guide device ( 4 ) and by a force measuring device ( 9 ) is passed through the second end plate ( 3 ) on the fixed compression plate ( 6 ) applied force and to an evaluation device ( 7 ) or by the compression device ( 5 . 6 ) is continuously a defined force on the second end plate ( 3 ) and by a displacement measuring device ( 10 ) the distance between the first end plate ( 1 ) and the second end plate ( 3 ) continuously and to an evaluation device ( 7 ), by a leakage test device which is integrated into the test agent supply device, the leakage rate of the test device is determined and sent to the evaluation device ( 7 ), - after a defined period of time, the test object ( 2 ) are removed from the test apparatus and analyzed and the analysis data are sent to the evaluation device ( 7 ), - the evaluation device ( 7 ) evaluates the transmitted data.