IPG Photonics Corporation
Immagine di una piastra bipolare

Celle a combustibile

Il vostro partner per le celle a combustibile, dalla ricerca e sviluppo alla produzione

Le celle a combustibile a idrogeno, un'alternativa alle batterie agli ioni di litio, sono utilizzate per alimentare una varietà di sistemi, tra cui automobili, autobus, carrelli elevatori, dispositivi portatili e altre applicazioni di accumulo di energia. Indipendentemente dal loro scopo, le celle a combustibile si basano su piastre bipolari e sui gruppi elettrodo-membrana (MEA) saldati tra di esse, come componenti chiave.

Le piastre bipolari e le MEA sono complesse e impegnative da produrre, con centinaia di pezzi tipicamente necessari per produrre un singolo stack di celle a combustibile. Tra il taglio e la rifilatura, l'asciugatura degli impasti degli elettrodi, la preparazione delle superfici e la saldatura degli assemblaggi di piastre bipolari, la lavorazione laser è emersa come il metodo preferito per raggiungere alti livelli di precisione e massimizzare la produttività nel processo di produzione.

In qualità di fornitore leader a livello mondiale di soluzioni laser per applicazioni di mobilità elettrica, disponiamo di un'esperienza reale nella produzione di celle a combustibile. Naturalmente, ogni applicazione è diversa: parlateci della vostra applicazione per scoprire come le soluzioni laser IPG possono ottimizzare la vostra produzione di celle a combustibile.

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Applicazioni laser per celle a combustibile

Saldatura di gruppi di piastre bipolari

Fase critica del processo di produzione delle piastre bipolari, la saldatura delle piastre bipolari comporta due sfide principali: qualità e velocità. Il raggio laser deve raggiungere una profondità molto precisa, in genere evitando la penetrazione completa, per creare una saldatura ermetica. Dato l'elevato volume dei lunghi percorsi di saldatura, queste giunture di alta qualità devono essere realizzate molto rapidamente.

Taglio delle piastre bipolari

Esistono diversi modi per tagliare le lastre bipolari, tra cui la punzonatura, l'incisione chimica e il taglio laser. Il taglio laser è spesso utilizzato per rifinire le piastre bipolari dopo la fase di goffratura perché offre un'elevata velocità di taglio e un'alta qualità dei bordi. Il raggiungimento di bordi privi di bave è fondamentale per garantire prestazioni ottimali nella cella a combustibile finale.

Asciugatura degli strati di elettrodi

Un collo di bottiglia e una sfida comune nel processo di produzione delle celle a combustibile, l'essiccazione degli strati di elettrodi che compongono la MEA viene tradizionalmente eseguita in forni a convezione. L'essiccazione laser offre eccezionali miglioramenti del processo, tra cui velocità di essiccazione significativamente più elevate, maggiore efficienza energetica e ingombro ridotto delle apparecchiature.

Taglio di gruppi di elettrodi a membrana

Gli strati MEA devono essere tagliati su misura per essere inseriti nell'assemblaggio finale della piastra bipolare. Il taglio laser è un processo flessibile e senza contatto che offre velocità e qualità dei bordi eccellenti. Il taglio laser riduce al minimo le bave e altri difetti del bordo di taglio, garantendo buone prestazioni nella cella a combustibile finale.

Testurizzazione e pulizia delle piastre bipolari

Le piastre bipolari devono spesso essere testurizzate e pulite per soddisfare gli esigenti standard di qualità. La testurizzazione laser migliora l'adesione dei rivestimenti protettivi, mentre la pulizia laser rimuove i contaminanti. La lavorazione laser delle superfici è un processo ad alta velocità, senza contatto, che può mirare selettivamente all'area desiderata senza bisogno di mascherature.

Marcatura delle piastre bipolari

La marcatura laser consente di mantenere facilmente la tracciabilità durante il processo di produzione delle celle a combustibile. Essendo un metodo di marcatura a bassa manutenzione, rapido ed economico, la marcatura laser è ideale per gli ambienti di produzione ad alta produttività comuni nella produzione di celle a combustibile e piastre bipolari.

Soluzioni per la produzione di celle a combustibile

I laser a fibra IPG sono sinonimo di affidabilità, efficienza e precisione. Indipendentemente dall'applicazione, i parametri dei laser IPG, come la qualità del fascio, la forma e la dimensione dello spot e la potenza in uscita, possono essere adattati per massimizzare la qualità e la produttività.

Per saperne di più sui laser IPG

Dalle teste di processo costruite appositamente per applicazioni specifiche agli scanner ottimizzati per la saldatura e la pulizia, la tecnologia di erogazione del fascio IPG è progettata per massimizzare le prestazioni del laser. Le caratteristiche personalizzabili, come le ottiche, offrono prestazioni su misura, mentre il software IPG semplifica l'integrazione e il funzionamento.

Per saperne di più sull'erogazione del fascio IPG

Il collaudo e l'ispezione delle saldature del gruppo di piastre bipolari rappresentano una percentuale significativa del tempo di produzione delle celle a combustibile. È fondamentale che il raggio di saldatura penetri negli strati sottili con un piccolo margine di errore per garantire una tenuta ermetica.

La tecnologia di misurazione laser in tempo reale di IPG misura direttamente la profondità della saldatura mentre questa viene eseguita, eliminando o semplificando le lunghe fasi di ispezione post-saldatura.

Per saperne di più sulla misurazione della saldatura in tempo reale

Le piastre bipolari devono essere bloccate insieme prima della saldatura, il che introduce diverse sfide. Le piastre devono essere tenute molto vicine per garantire una tenuta ermetica nella saldatura finale. Questo è particolarmente difficile perché le piastre bipolari sono sottili e spesso hanno un'ampia superficie. È fondamentale che le piastre vengano serrate saldamente con una pressione uniforme su tutto l'assemblaggio, il tutto senza deformare o danneggiare le piastre.

IPG offre servizi di attrezzaggio come parte del processo di sviluppo dell'applicazione, sia per i sistemi chiavi in mano che per quelli personalizzati, al fine di fornire un serraggio appositamente costruito per qualsiasi progetto di piastra bipolare.

IPG offre una serie di sistemi laser completamente integrati e specificamente configurati per applicazioni di mobilità elettrica. Questi sistemi sono disponibili come prodotti chiavi in mano e come soluzioni personalizzate complete di sviluppo di applicazioni e processi. I sistemi laser per applicazioni di e-mobility includono il laser IPG ottimizzato, il contenitore di sicurezza laser di Classe 1, l'erogazione del fascio e le ottiche, il software IPG integrato, il movimento ad alta precisione e la tecnologia di monitoraggio del processo opzionale.

Per saperne di più sui sistemi IPG per la mobilità elettrica

Laboratori applicativi IPG: Scoprite la vostra soluzione per le celle a combustibile

IPG collabora con i produttori di celle a combustibile durante l'intero processo produttivo, dalla ricerca e sviluppo alla produzione su larga scala.

Pronti per iniziare? Inviateci un campione per la valutazione o parlateci della vostra applicazione e i nostri esperti di laser ci penseranno da soli.

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