Uma imagem de uma placa bipolar

Células a combustível

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As células de combustível de hidrogênio, uma alternativa às baterias de íons de lítio, são usadas para alimentar uma variedade de sistemas, incluindo carros, ônibus, empilhadeiras, dispositivos portáteis e outras aplicações de armazenamento de energia. Independentemente de sua finalidade, as células de combustível dependem de placas bipolares e dos conjuntos de eletrodos de membrana (MEAs) soldados entre elas como componentes principais.

As placas bipolares e os MEAs são complexos e exigem muita produção, sendo que, normalmente, são necessárias centenas delas para produzir uma única pilha de células de combustível. Entre o corte e o recorte, a secagem de pastas de eletrodos, a preparação da superfície e a soldagem de conjuntos de placas bipolares, o processamento a laser surgiu como o método de escolha para atingir altos níveis de precisão e maximizar o rendimento no processo de fabricação.

Como líder mundial no fornecimento de soluções a laser para aplicações de mobilidade eletrônica, estamos equipados com experiência real na fabricação de células de combustível. É claro que cada aplicação é diferente - conte-nos sobre sua aplicação para saber como as soluções a laser do IPG podem otimizar sua produção de células de combustível.

Obtenha uma avaliação da aplicação

Aplicações de laser para células de combustível

Soldagem de conjuntos de placas bipolares

Uma etapa crítica no processo de fabricação de placas bipolares, a soldagem de placas bipolares apresenta dois grandes desafios: qualidade e velocidade. O feixe de laser deve atingir uma profundidade muito precisa, geralmente evitando a penetração total, para criar uma vedação hermética. Devido ao grande volume de longos caminhos de solda, essas costuras de alta qualidade também precisam ser feitas com muita rapidez.

Corte de placas bipolares

Há várias maneiras de cortar placas bipolares, incluindo puncionamento, gravação química e corte a laser. O corte a laser é frequentemente usado para aparar placas bipolares após a etapa de gravação, pois oferece altas velocidades de corte e alta qualidade de borda. A obtenção de bordas sem rebarbas é fundamental para garantir o desempenho ideal na célula de combustível final.

Camadas de eletrodo de secagem

Um gargalo e desafio comum no processo de produção de células de combustível, a secagem das camadas de eletrodos que compõem o MEA é tradicionalmente realizada em fornos de convecção. A secagem a laser oferece melhorias excepcionais no processo, incluindo velocidades de secagem significativamente mais altas, maior eficiência energética e redução do espaço ocupado pelo equipamento.

Corte de conjuntos de eletrodos de membrana

As camadas de MEA devem ser cortadas no tamanho certo para caber na montagem final da placa bipolar. O corte a laser é um processo flexível e sem contato que oferece excelente velocidade e qualidade de borda. O corte a laser minimiza as rebarbas e outros defeitos da borda de corte, garantindo um bom desempenho na célula de combustível final.

Texturização e limpeza de placas bipolares

As placas bipolares geralmente precisam ser texturizadas e limpas para atender aos exigentes padrões de qualidade. A texturização a laser melhora a adesão dos revestimentos de proteção, enquanto a limpeza a laser remove os contaminantes. O processamento de superfície a laser é um processo de alta velocidade e sem contato que pode atingir seletivamente a área desejada sem a necessidade de mascaramento.

Marcação de placas bipolares

A marcação a laser facilita a manutenção da rastreabilidade durante o processo de fabricação de células de combustível. Por ser um método de marcação econômico, rápido e de baixa manutenção, a marcação a laser é ideal para os ambientes de produção de alto rendimento comuns na fabricação de células de combustível e placas bipolares.

Soluções para a fabricação de células de combustível

Os lasers de fibra IPG são sinônimos de confiabilidade, eficiência e precisão. Independentemente da aplicação, os parâmetros do laser IPG, como qualidade do feixe, formato e tamanho do ponto e potência de saída, podem ser adaptados para maximizar a qualidade e o rendimento.

Saiba mais sobre os lasers IPG

Desde cabeçotes de processo criados especificamente para aplicações específicas até scanners otimizados para soldagem e limpeza, a tecnologia de fornecimento de feixe da IPG foi projetada para maximizar o desempenho do laser. Recursos personalizáveis, como a óptica, oferecem desempenho sob medida, enquanto o software IPG simplifica a integração e a operação.

Saiba mais sobre o fornecimento de feixe IPG

O teste e a inspeção da solda do conjunto da placa bipolar representam uma porcentagem significativa do tempo de fabricação da célula de combustível. É fundamental que o feixe de solda penetre nas camadas finas com uma pequena margem de erro para garantir uma vedação hermética.

A tecnologia de medição de solda a laser em tempo real da IPG mede diretamente a profundidade da solda à medida que ela é feita, eliminando ou simplificando as etapas demoradas de inspeção pós-soldagem.

Saiba mais sobre a medição de solda em tempo real

As placas bipolares devem ser fixadas juntas antes da soldagem, o que apresenta vários desafios. As placas devem ser mantidas presas muito próximas umas das outras para garantir uma vedação hermética na solda final. Isso é especialmente difícil porque as placas bipolares são finas e geralmente têm uma grande área de superfície. É fundamental que as placas sejam firmemente fixadas com pressão uniforme em todo o conjunto, sem empenar ou danificar as placas.

A IPG oferece serviços de ferramental como parte do processo de desenvolvimento de aplicações para sistemas personalizados e prontos para uso, a fim de proporcionar uma fixação específica para qualquer projeto de placa bipolar.

A IPG oferece uma variedade de sistemas a laser totalmente integrados, configurados especificamente para aplicações de mobilidade eletrônica. Esses sistemas estão disponíveis como produtos prontos para uso e soluções personalizadas completas com desenvolvimento de aplicativos e processos. Os sistemas a laser para aplicações de mobilidade eletrônica incluem laser IPG otimizado, gabinete de segurança para laser Classe 1, fornecimento de feixe e óptica, software IPG integrado, movimento de alta precisão e tecnologia opcional de monitoramento de processos.

Saiba mais sobre os sistemas de mobilidade eletrônica IPG

Laboratórios de Aplicação IPG: Descubra sua solução de célula de combustível

A IPG tem parceria com fabricantes de células de combustível em todo o processo de produção, desde a pesquisa e o desenvolvimento até a fabricação em escala total.

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