Qualitätssicherungssysteme für Wasserstoff

Das Aufbringen der Katalysatorschicht ist einer der entscheidenden Schritte bei der Herstellung von Brennstoffzellen. Unabhängig davon, ob Schlitzdüsenbeschichtung, Tiefdruck oder Abziehbildtransfer zum Einsatz kommen, bleibt die Herausforderung dieselbe: eine gleichmäßige Katalysatorverteilung mit präziser Kantenabgrenzung zu erreichen und den Einsatz teurer Metalle der Platingruppe zu minimieren. Beschichtungsunregelmäßigkeiten wie Nadellöcher, Dickenschwankungen oder Kantenfehler wirken sich direkt auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Brennstoffzelle aus. BST COATINGControl^® ermöglicht die Echtzeitüberwachung von Beschichtungsposition und -qualität und erkennt Abweichungen, bevor sie sich weiter in den Produktionsprozess ausbreiten. Unsere Bahnlaufregelungen gewährleisten einen stabilen Substrattransport auch bei hohen Liniengeschwindigkeiten, während die Wicklersteuerung eine gleichmäßige Spannung über empfindliche Membranmaterialien hinweg aufrechterhält. iPQ-Surface ENERGY ergänzt dies um eine 100%-Fehlererkennung, die Partikel, Kratzer und Beschichtungsanomalien identifiziert, die die fertige Zelle beeinträchtigen könnten.

Die mit Katalysator beschichtete Membran ist das elektrochemische Herzstück jeder PEM-Brennstoffzelle. Bei der Herstellung der CCM müssen Anoden- und Kathodenschichten auf den gegenüberliegenden Seiten einer ultradünnen Polymermembran präzise aufeinander ausgerichtet werden. Jede Fehlausrichtung zwischen den Schichten verringert die aktive Fläche und beeinträchtigt die Zellleistung. Heißpress- und Laminierprozesse erhöhen die Komplexität zusätzlich: Temperatur und Druck müssen sorgfältig geregelt werden, um eine ordnungsgemäße Verbindung zu gewährleisten, ohne die empfindliche Membranstruktur zu beschädigen. Die Bahnlauf- und Wicklersteuerungssysteme von BST bieten die erforderliche Positioniergenauigkeit für eine zuverlässige Passgenauigkeit zwischen den Schichten. Maßmessungen überprüfen die geometrische Präzision in Echtzeit, während iPQ-Surface ENERGY beide Seiten auf Oberflächenfehler und Verunreinigungen überwacht – was für die Aufrechterhaltung der Membranintegrität entscheidend ist.

Das Subgasket definiert und schützt den aktiven Bereich des CCM und bildet gleichzeitig die für den Zusammenbau des Stapels erforderlichen Dichtflächen. Eine präzise Platzierung ist unerlässlich: Lücken oder Überlappungen zwischen Subgasket und aktivem Bereich können zu Gasleckagen, einer Beschädigung der Membran oder einer verminderten Zellleistung führen. In der modernen Brennstoffzellenproduktion kommen bei der Anbringung des Subgasket Roll-to-Roll-Verfahren zum Einsatz, die eine strenge Kontrolle der Materialpositionierung und der Laminiergenauigkeit erfordern. Die Bahnlaufregelung von BST gewährleistet eine exakte Materialplatzierung, während die Wicklersteuerung Spannungsschwankungen verhindert, die das Substrat dehnen oder verziehen könnten. CELLInspection und iPQ-Surface ENERGY bieten eine umfassende Qualitätsprüfung, bei der die Platzierungsgenauigkeit, Haftungsfehler und Fremdkörper überprüft werden. Maßkontrollen bestätigen, dass jedes mit einem Subgasket versehene CCM den Spezifikationen entspricht, bevor es zur Endmontage weitergeleitet wird.

In der Endmontage werden die mit Subgasket versehenen CCMs mit Gasdiffusionsschichten zu einer vollständigen Membran-Elektroden-Einheit (MEA) zusammengefügt. Dieses mehrschichtige Laminat erfordert höchste Präzision: Jede Schicht muss exakt positioniert und ausgerichtet werden, um eine gleichmäßige Gasverteilung und einen einheitlichen elektrischen Kontakt über die gesamte aktive Fläche hinweg zu gewährleisten. BST bewältigt diese Herausforderung durch vernetzte BST-Bahnlaufführungen mit Master/Slave- und Versatzkorrekturfunktionen, die eine präzise Ausrichtung von transparenten, transluzenten und opaken Materialien in einem einzigen Prozess ermöglichen. BST SLITTINGControl^® gewährleistet das exakte Schneiden auf Endmaße, während iPQSurface ENERGY und CELLInspection die Oberflächenqualität überprüfen und Fehler über alle Schichten hinweg erkennen. Das Ergebnis: MEAs, die für die Stapelintegration bereit sind und für die für jede produzierte Einheit Qualitätsdaten dokumentiert sind.