Imagem de uma placa bipolar

Células de combustível

O seu parceiro em células de combustível, desde a investigação e desenvolvimento até à produção

As células de combustível de hidrogénio, uma alternativa às baterias de iões de lítio, são utilizadas para alimentar uma variedade de sistemas, incluindo automóveis, autocarros, empilhadoras, dispositivos portáteis e outras aplicações de armazenamento de energia. Independentemente da sua finalidade, as células de combustível dependem de placas bipolares e dos conjuntos de membranas eletródicas (MEAs) soldados entre elas, como componentes essenciais.

As placas bipolares e as MEAs são complexas e exigentes de produzir, sendo normalmente necessárias centenas delas para produzir uma única pilha de células de combustível. Entre o corte e o acabamento, a secagem das pastas de elétrodos, a preparação da superfície e a soldagem dos conjuntos de placas bipolares, o processamento a laser surgiu como o método preferido para alcançar altos níveis de precisão e maximizar o rendimento no processo de fabricação.

Como fornecedor líder mundial de soluções a laser para aplicações de mobilidade elétrica, temos experiência real na fabricação de células de combustível. É claro que cada aplicação é diferente — conte-nos sobre a sua aplicação para saber como as soluções a laser da IPG podem otimizar a sua produção de células de combustível.

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Aplicações do laser de célula de combustível

Conjuntos de placas bipolares para soldadura

Uma etapa crítica no processo de fabricação de placas bipolares, a soldagem dessas placas apresenta dois grandes desafios: qualidade e velocidade. O feixe de laser deve atingir uma profundidade muito precisa, normalmente evitando a penetração total, para criar uma vedação hermética. Dado o alto volume de trajetórias de soldagem longas, essas juntas de alta qualidade também devem ser feitas muito rapidamente.

Corte de placas bipolares

Existem 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. Obter bordas sem rebarbas é fundamental para garantir o desempenho ideal na célula de combustível final.

Secagem das camadas do elétrodo

Um gargalo e desafio comum no processo de produção de células de combustível, a secagem das camadas de elétrodos que compõem a 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 elétrodos de membrana

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

Texturização e limpeza de placas bipolares

As placas bipolares devem frequentemente ser texturizadas e limpas para atender a exigentes padrões de qualidade. A texturização a laser melhora a adesão de revestimentos protetores, enquanto a limpeza a laser remove contaminantes. O processamento de superfícies a laser é um processo de alta velocidade e sem contacto que pode atingir seletivamente a área desejada, sem 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 de baixa manutenção, rápido e econômico, a marcação a laser é ideal para 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 sinônimo de confiabilidade, eficiência e precisão. Independentemente da aplicação, os parâmetros do laser IPG, como qualidade do feixe, forma e tamanho do ponto e potência de saída, podem ser personalizados para maximizar a qualidade e o rendimento.

Saiba mais sobre os lasers IPG

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

Saiba mais sobre a entrega de feixe da IPG

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

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

Saiba mais sobre a medição de soldagem em tempo real

As placas bipolares devem ser fixadas antes da soldagem, o que apresenta vários desafios. As placas devem ser mantidas bem próximas umas das outras para garantir uma vedação hermética na solda final. Isso é especialmente difícil, pois as placas bipolares são finas e geralmente têm uma grande área de superfície. É fundamental que as placas sejam fixadas com pressão uniforme em toda a montagem, sem deformar ou danificar as placas.

A IPG oferece serviços de ferramentas como parte do processo de desenvolvimento de aplicações para sistemas prontos a usar e personalizados, a fim de fornecer 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 elétrica. Esses sistemas estão disponíveis como produtos prontos para uso e soluções personalizadas, completas com desenvolvimento de aplicações e processos. Os sistemas a laser para aplicações de mobilidade elétrica incluem laser IPG otimizado, invólucro de segurança laser Classe 1, entrega 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 elétrica da IPG

Laboratórios de Aplicações IPG: Descubra a sua solução de célula de combustível

A IPG estabelece parcerias com fabricantes de células de combustível em todo o processo de produção, desde a investigação e desenvolvimento até à fabricação em grande escala.

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