Die elektrochemische Bearbeitung ist ein abtragendes Fertigungsverfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Materialien mit äußerer Spannungsquelle. Dabei wird die Abtragrate des aufzulösenden Werkstückwerkstoffes ausschließlich durch dessen elektrochemische Eigenschaften bestimmt. Da eine Bearbeitung unabhängig von den mechanischen Werkstoffeigenschaften, wie Härte und Zähigkeit erfolgt, eignet sich dieses Fertigungsverfahren für die Durchführung von einfachen Entgratearbeiten bis hin zur Herstellung komplexer dreidimensionaler Formen. Eine Verfahrensvariante des elektrochemischen Abtragens ist das Verfahren Jet-ECM. Bei diesem wird eine Elektrolytlösung mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durch eine feine Düse gepresst. Bedingt durch die hohe Lokalisierung der Stromdichte beim Auftreffen des Elektrolytstrahls auf die Werkstückoberfläche des abzutragenden Materials kann durch die Steuerung der Düse ein gezielter Materialabtrag im Mikrometerbereich realisiert werden. Dies bedingt jedoch eine hochpräzise Steuerung und Regelung der Achsen des Jet-ECM Versuchsstandes. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Steuersoftware konzeptioniert und in die vorhandene Jet-ECM Prototypenanlage implementiert. Aufbauend auf der aktuell vorhandenen Steuersoftware wurde ein Konzept zur Neuprogrammierung entwickelt und mit der Programmiersoftware LabVIEW umgesetzt. Nach der Neuprogrammierung und Implementierung der entwickelten Software in die Prototypenanlage konnte durch verschiedene Funktionstests deren Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden.
The measurement of hydrogen concentration in fuel cell systems is an important prerequisite for the development of a control strategy to enhance system performance, reduce purge losses and minimize fuel cell aging effects. In this perspective paper, the working principles of hydrogen sensors are analyzed and their requirements for hydrogen control in fuel cell systems are critically discussed. The wide measurement range, absence of oxygen, high humidity and limited space turn out to be most limiting. A perspective on the development of hydrogen sensors based on palladium as a gas-sensitive metal and based on the organic magnetic field effect in organic light-emitting devices is presented. The design of a test chamber, where the sensor response can easily be analyzed under fuel cell-like conditions is proposed. This allows the generation of practical knowledge for further sensor development. The presented sensors could be integrated into the end plate to measure the hydrogen concentration at the anode in- and outlet. Further miniaturization is necessary to integrate them into the flow field of the fuel cell to avoid fuel starvation in each single cell. Compressed sensing methods are used for more efficient data analysis. By using a dynamical sensor model, control algorithms are applied with high frequency to control the hydrogen concentration, the purge process, and the recirculation pump.
