An image of a bipolar plate

Piles à combustible

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Les piles à hydrogène, une alternative aux batteries Li-ion, sont utilisées pour alimenter divers systèmes, notamment les voitures, les bus, les chariots élévateurs, les appareils portables et d'autres applications de stockage d'énergie. Regardless of their purpose, fuel cells rely on bipolar plates, and the Membrane Electrode Assemblies (MEAs) welded between them, as key components.

Bipolar plates and MEAs are complex and demanding to produce, with hundreds typically required to produce a single fuel cell stack. Between cutting and trimming, drying electrode slurries, surface preparation, and welding together bipolar plate assemblies, laser processing has emerged as the method of choice to achieve high levels of precision and maximize throughput in the manufacturing process.

En tant que leader mondial des solutions laser pour les applications d'e-mobilité, nous disposons d'une expérience concrète de la fabrication de piles à combustible. Bien sûr, chaque application est différente - parlez-nous de votre application pour savoir comment les solutions laser d'IPG peuvent optimiser votre production de piles à combustible.

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Applications du laser pour piles à combustible

Welding Bipolar Plate Assemblies

A critical step in the bipolar plate manufacturing process, welding bipolar plates comes with two major challenges: quality and speed. Le faisceau laser doit atteindre une profondeur très précise, généralement en évitant une pénétration totale, afin de créer un joint hermétique. Compte tenu du volume important de longs trajets de soudure, ces joints de haute qualité doivent également être réalisés très rapidement.

Cutting Bipolar Plates

There are a variety of ways to cut bipolar plates including punching, chemical etching, and laser cutting. Laser cutting is often used to trim bipolar plates after the embossing step because it offers high cutting speeds and high edge quality. Il est essentiel d'obtenir des bords sans bavure pour garantir des performances optimales dans la pile à combustible finale.

Séchage des couches d'électrodes

Le séchage des couches d'électrodes qui constituent l'AME est un goulot d'étranglement et un défi commun dans le processus de production des piles à combustible. Il est traditionnellement effectué dans des fours à convection. Le séchage au laser offre des améliorations exceptionnelles du processus, notamment des vitesses de séchage nettement plus élevées, une plus grande efficacité énergétique et un encombrement réduit de l'équipement.

Coupe des assemblages d'électrodes à membrane

MEA layers must be cut to size to fit into the final bipolar plate assembly. La découpe au laser est un procédé souple, sans contact, qui offre une vitesse et une qualité d'arête excellentes. La découpe au laser minimise les bavures et autres défauts des arêtes de coupe, ce qui garantit de bonnes performances dans la pile à combustible finale.

Texturing & Cleaning Bipolar Plates

Bipolar plates must often be textured and cleaned to meet demanding quality standards. La texturation au laser améliore l'adhérence des revêtements protecteurs, tandis que le nettoyage au laser élimine les contaminants. Le traitement de surface au laser est un processus à grande vitesse, sans contact, qui permet de cibler sélectivement la zone souhaitée sans masquage.

Marking Bipolar Plates

Le marquage laser facilite le maintien de la traçabilité au cours du processus de fabrication des piles à combustible. As a low-maintenance, rapid, and cost-effective marking method, laser marking is ideal for the high-throughput production environments common in fuel cell and bipolar plate manufacturing.

Solutions pour la fabrication de piles à combustible

Les lasers à fibre IPG sont synonymes de fiabilité, d'efficacité et de précision. Quelle que soit l'application, les paramètres des lasers IPG, tels que la qualité du faisceau, la forme et la taille du spot, et la puissance de sortie, peuvent être adaptés pour maximiser la qualité et le rendement.

En savoir plus sur les lasers IPG

Des têtes de traitement conçues pour des applications spécifiques aux scanners optimisés pour le soudage et le nettoyage, la technologie d'acheminement du faisceau d'IPG est conçue pour maximiser les performances du laser. Les caractéristiques personnalisables, telles que les optiques, offrent des performances sur mesure, tandis que le logiciel IPG simplifie l'intégration et l'utilisation.

En savoir plus sur la distribution de faisceaux IPG

Bipolar plate assembly weld testing and inspection represents a significant percentage of fuel cell manufacturing time. Il est essentiel que le faisceau de soudure pénètre les couches minces avec une faible marge d'erreur pour garantir un joint hermétique.

La technologie IPG de mesure des soudures par laser en temps réel mesure directement la profondeur de la soudure au moment où elle est effectuée, ce qui élimine ou simplifie les étapes d'inspection post-soudure qui prennent beaucoup de temps.

En savoir plus sur la mesure des soudures en temps réel

Bipolar plates must be clamped together prior to welding, which introduces several challenges. Les plaques doivent être serrées très près l'une de l'autre pour garantir un joint hermétique dans la soudure finale. This is made especially difficult since bipolar plates are thin and often have a large surface area. Il est essentiel que les plaques soient serrées avec une pression uniforme sur l'ensemble de l'assemblage, sans les déformer ni les endommager.

IPG offers tooling services as part of the application development process for both turnkey and custom systems to provide clamping purpose-built for any bipolar plate design.

IPG propose une variété de systèmes laser entièrement intégrés, spécialement configurés pour les applications de mobilité électronique. Ces systèmes sont disponibles sous forme de produits clés en main et de solutions personnalisées comprenant le développement d'applications et de processus. Les systèmes laser pour les applications d'e-mobilité comprennent un laser IPG optimisé, une enceinte de sécurité laser de classe 1, un système de distribution du faisceau et une optique, un logiciel IPG intégré, un mouvement de haute précision et une technologie de surveillance des processus en option.

En savoir plus sur les systèmes IPG pour l'e-mobilité

IPG Application Labs : Découvrez votre solution de pile à combustible

IPG travaille en partenariat avec les fabricants de piles à combustible tout au long du processus de production, depuis la recherche et le développement jusqu'à la fabrication à grande échelle.

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