Op aarde komt waterstof alleen voor in combinatie met andere elementen. Een van de bekendste en meest voorkomende verbindingen is de verbinding met zuurstof in de vorm van water. Om groene waterstof te produceren, wordt water in een elektrolyseproces met behulp van elektriciteit uit hernieuwbare energie gescheiden in waterstof- en zuurstofmoleculen. Dit gebeurt bijvoorbeeld met protonenuitwisselingsmembranen (PEM’s). Deze bevinden zich in zogeheten PEM-cellen, die bestaan uit verschillende lagen: kathode en anode sluiten het membraan in en hebben elk katalysatorlagen. Samen vormen deze lagen de membraanelektrode-eenheid (MEA). Samen met een gasdiffusielaag aan beide zijden en twee bipolaire platen (BPP) vormen ze een PEM-elektrolysecel. Om de hoogst mogelijke opbrengsten te behalen bij de industriële productie van waterstof worden er meerdere van dergelijke cellen gestapeld.
De assemblage van de individuele lagen van een PEM-elektrolyser gebeurt meestal handmatig en neemt veel tijd in beslag. Voor het efficiënt en economisch kunnen produceren, is een hogere automatisering van de productie van elektrolysers vereist. Zo kunnen robotarmen de lagen van een PEM-elektrolysecel stapelen en afwisselend MEA and BPP op elkaar plaatsen. Om te zorgen dat er hierbij geen fouten optreden, zijn diverse producten van Pepperl+Fuchs geschikt voor het ondersteunen van een geautomatiseerde productie.
Bij het produceren van PEM-cellen en PEM-elektrolysers moet erop worden gelet dat geen laag twee keer op elkaar wordt geplaatst. Als twee MEA's per ongeluk op elkaar worden geplaatst, is de PEM-cel niet functioneel en is de elektrolyser onbruikbaar. Om dit te vermijden worden dubbelvelsensoren van Pepperl+Fuchs gebruikt. Ze kunnen meerdere lagen herkennen door grenslagen te detecteren, d.w.z. de overgang naar een luchtopening. Op deze manier garanderen ze dat de robotarm slechts één MEA tegelijk ophaalt en niet per ongeluk twee.
Dubbele lagen van bipolaire platen moeten eveneens worden vermeden bij de productie van PEM-cellen. De uiterst nauwkeurige ultrasone sensoren van de F77-serie kunnen helpen om dergelijke dubbele lagen te detecteren. Door de afstand tot de onderliggende plaat te meten met een nauwkeurigheid van 0,2 mm, kunnen ze de hoogte van de plaat afleiden en bijgevolg detecteren of twee BPP’s per ongeluk boven op elkaar liggen.
De stapeling van de verschillende lagen PEM-cellen moet zeer precies gebeuren. Hier kunnen foto-elektrische eenwegsensoren van Pepperl+Fuchs helpen bij het exact positioneren van de lagen. Ze kunnen met hoge precisie randen detecteren en kunnen daarom betrouwbaar mogelijk uitstekende lagen detecteren.
De innovatieve sensoren van Pepperl+Fuchs voor een geautomatiseerde productie van PEM-elektrolysers hebben gestandaardiseerde IO-Link-interfaces. Hiermee kunnen gebruikers niet alleen instellingen uitvoeren en wijzigen, maar ook statusgegevens opvragen. De bijbehorende IO-Link-masters zenden deze gegevens naar systemen op een hoger niveau via OPC UA , zodat ze gebruikt kunnen worden voor bijvoorbeeld analyses en simulaties. De gebruikte sensoren voldoen daarom aan alle vereisten van de moderne productie in de zin van Industry 4.0.