Imagen de una placa bipolar.

Pilas de combustible

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Las pilas de combustible de hidrógeno, una alternativa a las baterías de ionen litio, se utilizan para alimentar una gran variedad de sistemas, incluyendo automóviles, autobuses, carretillas elevadoras, dispositivos portátiles y otras aplicaciones de almacenamiento de energía. Independientemente de su finalidad, las pilas de combustible dependen de placas bipolares y de los conjuntos de membrana y electrodo (MEA) soldados entre ellas como componentes clave.

Las placas bipolares y los MEA son complejos y difíciles de fabricar, y normalmente se necesitan cientos de ellos para producir una sola pila de combustible. Entre el corte y el recorte, el secado de las pastas de electrodos, la preparación de la superficie y la soldadura de los conjuntos de placas bipolares, el procesamiento láser se ha convertido en el método preferido para lograr altos niveles de precisión y maximizar el rendimiento en el proceso de fabricación.

Como proveedor líder mundial de soluciones láser para aplicaciones de movilidad eléctrica, contamos con experiencia real en la fabricación de pilas de combustible. Por supuesto, cada aplicación es diferente: cuéntenos cuál es la suya para descubrir cómo las soluciones láser de IPG pueden optimizar su producción de pilas de combustible.

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Aplicaciones láser de pilas de combustible

Ensamblajes de placas bipolares para soldadura

La soldadura de placas bipolares, un paso fundamental en el proceso de fabricación de estas placas, plantea dos retos importantes: la calidad y la velocidad. El rayo láser debe alcanzar una profundidad muy precisa, evitando normalmente la penetración total, para crear un sellado hermético. Dado el gran volumen de trayectorias de soldadura largas, estas uniones de alta calidad también deben realizarse muy rápidamente.

Corte de placas bipolares

Existen diversas formas de cortar placas bipolares, entre ellas el punzonado, el grabado químico y el corte por láser. El corte por láser se utiliza a menudo para recortar placas bipolares después del paso de estampado, ya que ofrece altas velocidades de corte y una gran calidad de los bordes. Conseguir bordes sin rebabas es fundamental para garantizar un rendimiento óptimo en la pila de combustible final.

Secado de capas de electrodos

Un cuello de botella y un reto habituales en el proceso de producción de pilas de combustible es el secado de las capas de electrodos que componen la MEA, que tradicionalmente se realiza en hornos de convección. El secado por láser ofrece mejoras excepcionales en el proceso, entre las que se incluyen velocidades de secado significativamente más altas, mayor eficiencia energética y menor espacio ocupado por los equipos.

Corte de conjuntos de electrodos de membrana

Las capas de MEA deben cortarse a medida para que encajen en el conjunto final de la placa bipolar. El corte por láser es un proceso flexible y sin contacto que ofrece una excelente velocidad y calidad de los bordes. El corte por láser minimiza las rebabas y otros defectos en los bordes, lo que garantiza un buen rendimiento en la pila de combustible final.

Texturización y limpieza de placas bipolares

Las placas bipolares a menudo deben texturizarse y limpiarse para cumplir con exigentes estándares de calidad. La texturización láser mejora la adhesión de los recubrimientos protectores, mientras que la limpieza láser elimina los contaminantes. El procesamiento láser de superficies es un proceso de alta velocidad y sin contacto que puede actuar de forma selectiva sobre el área deseada sin necesidad de enmascaramiento.

Marcado de placas bipolares

El marcado láser facilita el mantenimiento de la trazabilidad durante el proceso de fabricación de pilas de combustible. Al ser un método de marcado de bajo mantenimiento, rápido y rentable, el marcado láser es ideal para los entornos de producción de alto rendimiento habituales en la fabricación de pilas de combustible y placas bipolares.

Soluciones para la fabricación de pilas de combustible

Los láseres de fibra IPG son sinónimo de fiabilidad, eficiencia y precisión. Independientemente de la aplicación, los parámetros del láser IPG, como la calidad del haz, la forma y el tamaño del punto, y la potencia de salida, se pueden adaptar para maximizar la calidad y el rendimiento.

Más información sobre los láseres IPG

Desde cabezales de proceso diseñados específicamente para aplicaciones concretas hasta escáneres optimizados para soldadura y limpieza, la tecnología de transmisión de haz de IPG está diseñada para maximizar el rendimiento del láser. Las características personalizables, como la óptica, ofrecen un rendimiento a medida, mientras que el software de IPG simplifica la integración y el funcionamiento.

Más información sobre la transmisión de haz de IPG

Las pruebas y la inspección de la soldadura del conjunto de placas bipolares representan un porcentaje significativo del tiempo de fabricación de las pilas de combustible. Es fundamental que el haz de soldadura penetre en las capas delgadas con un pequeño margen de error para garantizar un sellado hermético.

La tecnología de medición de soldadura láser en tiempo real de IPG mide directamente la profundidad de la soldadura a medida que se realiza, lo que elimina o simplifica los pasos de inspección posteriores a la soldadura, que requieren mucho tiempo.

Más información sobre la medición de soldadura en tiempo real

Las placas bipolares deben sujetarse entre sí antes de soldarlas, lo que plantea varios retos. Las placas deben mantenerse muy juntas para garantizar un sellado hermético en la soldadura final. Esto resulta especialmente difícil, ya que las placas bipolares son finas y suelen tener una gran superficie. Es fundamental que las placas se sujeten firmemente con una presión uniforme en todo el conjunto, sin deformarlas ni dañarlas.

IPG ofrece servicios de herramientas como parte del proceso de desarrollo de aplicaciones para sistemas llave en mano y personalizados, con el fin de proporcionar fijaciones diseñadas específicamente para cualquier diseño de placa bipolar.

IPG ofrece una variedad de sistemas láser totalmente integrados y configurados específicamente para aplicaciones de movilidad eléctrica. Estos sistemas están disponibles como productos llave en mano y soluciones personalizadas que incluyen el desarrollo de aplicaciones y procesos. Los sistemas láser para aplicaciones de movilidad eléctrica incluyen láser IPG optimizado, carcasa de seguridad láser de clase 1, entrega de haz y óptica, software IPG integrado, movimiento de alta precisión y tecnología opcional de supervisión de procesos.

Más información sobre los sistemas de movilidad eléctrica de IPG

Laboratorios de aplicaciones de IPG: Descubra su solución de pilas de combustible

IPG colabora con fabricantes de pilas de combustible en todo el proceso de producción, desde la investigación y el desarrollo hasta la fabricación a gran escala.

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