Abbildung einer Bipolarplatte

Brennstoffzellen

Ihr Brennstoffzellenpartner von der Forschung bis zur Produktion

Wasserstoff-Brennstoffzellen, eine Alternative zu Li-Ionen-Batterien, werden zum Betrieb einer Vielzahl von Systemen eingesetzt, darunter Autos, Busse, Gabelstapler, tragbare Geräte und andere Energiespeicheranwendungen. Unabhängig von ihrem Verwendungszweck stützen sich Brennstoffzellen auf Bipolarplatten und die dazwischen geschweißten Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) als Schlüsselkomponenten.

Die Herstellung von Bipolarplatten und MEAs ist komplex und anspruchsvoll. Für die Produktion eines einzigen Brennstoffzellenstapels sind in der Regel Hunderte davon erforderlich. Beim Schneiden und Trimmen, Trocknen von Elektrodenschlämmen, der Oberflächenvorbereitung und dem Zusammenschweißen von Bipolarplatten hat sich die Laserbearbeitung als Methode der Wahl herauskristallisiert, um ein hohes Maß an Präzision zu erreichen und den Durchsatz im Fertigungsprozess zu maximieren.

Als weltweit führender Anbieter von Laserlösungen für Anwendungen in der Elektromobilität verfügen wir über praktische Erfahrungen in der Brennstoffzellenfertigung. Natürlich ist jede Anwendung anders - erzählen Sie uns von Ihrer Anwendung, um zu erfahren, wie IPG-Laserlösungen Ihre Brennstoffzellenproduktion optimieren können.

Erhalten Sie eine Anwendungsevaluierung

Brennstoffzellen-Laseranwendungen

Schweißen von Bipolarplatten-Baugruppen

Das Schweißen von Bipolarplatten ist ein kritischer Schritt im Herstellungsprozess von Bipolarplatten und bringt zwei große Herausforderungen mit sich: Qualität und Geschwindigkeit. Der Laserstrahl muss eine sehr präzise Tiefe erreichen, wobei in der Regel eine vollständige Durchdringung vermieden wird, um eine hermetische Abdichtung zu erreichen. Angesichts des hohen Volumens an langen Schweißbahnen müssen diese hochwertigen Nähte auch sehr schnell ausgeführt werden.

Schneiden von Bipolarplatten

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Bipolarplatten zu schneiden, darunter Stanzen, chemisches Ätzen und Laserschneiden. Das Laserschneiden wird häufig zum Zuschneiden von Bipolarplatten nach dem Prägen verwendet, da es hohe Schneidgeschwindigkeiten und eine hohe Kantenqualität bietet. Gratfreie Kanten sind entscheidend für eine optimale Leistung in der fertigen Brennstoffzelle.

Trocknen von Elektrodenschichten

Die Trocknung der Elektrodenschichten, aus denen die MEA besteht, ist ein häufiger Engpass und eine Herausforderung im Produktionsprozess von Brennstoffzellen. Sie wird traditionell in Konvektionsöfen durchgeführt. Die Lasertrocknung bietet außergewöhnliche Prozessverbesserungen, einschließlich deutlich höherer Trocknungsgeschwindigkeiten, größerer Energieeffizienz und geringerem Platzbedarf der Anlagen.

Schneiden von Membran-Elektroden-Baugruppen

MEA-Schichten müssen so zugeschnitten werden, dass sie in die endgültige Bipolarplattenbaugruppe passen. Das Laserschneiden ist ein flexibles, berührungsloses Verfahren, das eine hervorragende Geschwindigkeit und Kantenqualität bietet. Das Laserschneiden minimiert Grate und andere Defekte an den Schnittkanten und gewährleistet eine gute Leistung in der fertigen Brennstoffzelle.

Texturierung und Reinigung von Bipolarplatten

Bipolarplatten müssen häufig texturiert und gereinigt werden, um anspruchsvolle Qualitätsstandards zu erfüllen. Die Lasertexturierung verbessert die Haftung von Schutzschichten, während die Laserreinigung Verunreinigungen entfernt. Die Laseroberflächenbearbeitung ist ein berührungsloses Hochgeschwindigkeitsverfahren, das selektiv auf den gewünschten Bereich ausgerichtet werden kann, ohne dass eine Maskierung erforderlich ist.

Markieren von Bipolarplatten

Mit der Lasermarkierung lässt sich die Rückverfolgbarkeit während des Herstellungsprozesses von Brennstoffzellen leicht gewährleisten. Als wartungsarmes, schnelles und kostengünstiges Markierungsverfahren ist die Lasermarkierung ideal für die Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz, wie sie in der Brennstoffzellen- und Bipolarplattenherstellung üblich sind.

Lösungen für die Brennstoffzellenherstellung

IPG-Faserlaser sind ein Synonym für Zuverlässigkeit, Effizienz und Präzision. Unabhängig von der Anwendung können die IPG-Laserparameter wie Strahlqualität, Spotform und -größe sowie Ausgangsleistung so angepasst werden, dass Qualität und Durchsatz maximiert werden.

Erfahren Sie mehr über IPG-Laser

Von Prozessköpfen, die speziell für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden, bis hin zu Scannern, die für das Schweißen und Reinigen optimiert sind, ist die IPG-Strahlführungstechnologie darauf ausgelegt, die Laserleistung zu maximieren. Anpassbare Merkmale wie Optiken liefern maßgeschneiderte Leistung, während die IPG-Software die Integration und den Betrieb vereinfacht.

Erfahren Sie mehr über IPG-Strahlführung

Die Prüfung und Inspektion der Schweißnähte der bipolaren Plattenbaugruppe nimmt einen beträchtlichen Prozentsatz der Fertigungszeit von Brennstoffzellen in Anspruch. Es ist entscheidend, dass der Schweißstrahl die dünnen Schichten mit einer geringen Fehlertoleranz durchdringt, um eine hermetische Abdichtung zu gewährleisten.

Die Echtzeit-Laserschweißnahtmesstechnologie von IPG misst die Schweißtiefe direkt bei der Herstellung der Schweißnaht, wodurch zeitaufwändige Prüfschritte nach dem Schweißen entfallen oder vereinfacht werden.

Erfahren Sie mehr über Echtzeit-Schweißnahtmessung

Bipolarplatten müssen vor dem Schweißen zusammengeklemmt werden, was einige Herausforderungen mit sich bringt. Die Platten müssen sehr eng aneinander geklemmt werden, um eine hermetische Abdichtung in der endgültigen Schweißnaht zu gewährleisten. Dies ist besonders schwierig, da Bipolarplatten dünn sind und oft eine große Oberfläche haben. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Platten fest und mit gleichmäßigem Druck über die gesamte Baugruppe geklemmt werden, ohne dass sie sich verziehen oder beschädigt werden.

IPG bietet Werkzeugdienstleistungen als Teil des Anwendungsentwicklungsprozesses sowohl für schlüsselfertige als auch für kundenspezifische Systeme an, um eine für jedes Bipolarplattendesign maßgeschneiderte Klemmung bereitzustellen.

IPG bietet eine Reihe vollständig integrierter Lasersysteme an, die speziell für E-Mobilitätsanwendungen konfiguriert sind. Diese Systeme sind sowohl als schlüsselfertige Produkte als auch als kundenspezifische Lösungen mit Anwendungs- und Prozessentwicklung erhältlich. Lasersysteme für E-Mobility-Anwendungen umfassen einen optimierten IPG-Laser, eine Laserschutzkabine der Klasse 1, Strahlführung und Optik, integrierte IPG-Software, hochpräzise Bewegung und optionale Prozessüberwachungstechnologie.

Erfahren Sie mehr über IPG E-Mobility-Systeme

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IPG arbeitet mit Brennstoffzellenherstellern während des gesamten Produktionsprozesses zusammen, von der Forschung und Entwicklung bis zur Serienfertigung.

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