亚琛,德国 -传统上,燃料电池制造已经复杂,过程缓慢。要解决这个问题,工程师Fraunhofer生产技术(IPT)开发了一个连续装配线自动制作燃料电池组件,然后将它们组装成堆叠。目标是以有竞争力的价格生产工业规模的燃料电池。

堆叠是燃料电池的核心。它包括数百个双极板,彼此叠置。

燃气和空气通过双极板中的毫米厚通道的复杂系统拉动;氢气在一端进料,并通过堆叠中的化学反应产生的水被另一端送入另一端。

然而,生产这些双极板是挑战性的。板块厚度约为100微米,往往类似于薄膜而不是板。必须非常仔细地移动,以确保没有任何折痕或皱纹。

首先,压力机用于将通道结构压印到板坯上。然后将它们在真空下涂覆以降低电阻并使它们更加腐蚀。成品双极板由左半部分和右半部分组成,与微通道系统之间。然后需要用高精度焊接两半。还有多种清洁步骤。

“我们需要不间断的生产线,能够在持续时间内处理组件,”Fraunhofer IPT的董事总经理博士教徒说。“现在,各种部件由各种生产者制造,然后组装以制造燃料电池。

“制造步骤,例如成形,清洁,涂覆和加入燃料电池组分,在空间上与各种机器岛中的彼此分开,”Baum解释。“全部,生产设施内的物流很复杂。必须拾取,放置和缓冲多次零件。“

Fraunhofer IPT工程师开发了一种生产线,可以在流体过程中处理特殊的拾取处理设备,以处理所有部件和组装双极板。

“因为某些过程步骤比其他流程速度快,所以挑战是优化整个流量,以便既不发生任何卡姆也不是等待的时间,”BAUM说。“空白按压过程,简称为深图,在大约1秒内完成,而保护层的沉积需要更长时间。

“我们预测未来的氢气经济性需要数十万个双相板,”Baum指出。“因此,我们正在努力在所有植物中达到每秒至少一个双相板的吞吐量。”

在Cobip项目(燃料电池的双极板的连续轧制生产)中,FRAUNHOFER IPT工程师开发了用于将双极板在卷中的薄膜条中加工双极板的设备开发。薄膜条通过机器并通过所有工艺步骤 - 从坯料到成形,将保护涂层沉积到清洁到激光焊接过程中。

“只有在最终的是双极板切断条带和隔离,”鲍姆解释道。“从卷到成品的这种连续过程将节省许多处理步骤。”

“该工厂旨在如此灵活,[公司]能够随意交换和测试各个生产模块,”BAUM说。“我们正在为制造商提供他们可以使用的工具来设计和优化不间断的生产线以满足他们的要求。高循环速率允许多个器件并联操作或串联连接,例如用于连接板半部的激光器。

“谈到燃料电池时,工业生产缩放的障碍不应低估,”鲍姆警告。“类似于电池的情况,从实验室转移到大规模生产的系统是一个复杂的物质。”