- ¿Cómo se fabrican las pilas de combustible?
- ¿Qué componentes de las pilas de combustible requieren montaje?
- ¿Cuáles son los diferentes pasos del proceso de montaje de la pila de combustible?
- ¿Cuál es el rango de presión aplicado en el proceso de prensado de la pila de combustible?
- ¿Cuáles son los criterios clave de rendimiento del apilamiento de pilas de combustible?
- ¿Cuántas pilas pueden fabricarse al día en una prensa de montaje de pilas de combustible?
- ¿Qué medidas se toman para garantizar la alta calidad de las pilas?
- ¿Cuál es la diferencia principal en la fabricación de una pila con placas bipolares metálicas en comparación con una pila con placas de carbono?
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¿Cómo se fabrican las pilas de combustible?
Sólo unos pocos fabricantes de pilas de combustible PEM montaje de pilas de combustible utilizan sistemas de montaje totalmente automatizados para la producción. En estos casos, todavía se suelen establecer procesos manuales o semiautomatizados. Con la creciente demanda de pilas de combustible, los fabricantes que aún no han automatizado la producción se enfrentan al desafío de hacer que sus productos sean aptos para la automatización. Los procesos que antes se realizaban manualmente ahora deben ser ejecutados por robots. Esto no siempre es posible o práctico en una relación 1:1. Básicamente, esto implica consideraciones de la cadena de tolerancia, que a menudo no desempeñaban un papel importante en el diseño de pilas para el montaje manual de pilas de combustible. Aunque un robot es más preciso y repetible, no puede "ver" fácilmente si dos piezas de un sistema de pilas de combustible no encajan entre sí. En este caso, a menos que un operador humano pueda corregir algo, el robot sigue su secuencia fija, lo que a menudo conduce a la producción de unidades rechazadas en estos casos.
¿Qué componentes de la pila de combustible requieren montaje?
Además de las placas de los extremos, a través de las cuales se conectan y distribuyen los medios, la estructura principal de la pila de combustible consta esencialmente de múltiples conjuntos de MEA (conjunto de electrodos de membrana) y BPP (placa bipolar), que se apilan en orden alterno.
¿Cuáles son los diferentes pasos del proceso de montaje de pilas de combustible?
Los componentes individuales se suministran normalmente en almacenes. Según el tipo de interconexión en la producción, también se puede implementar la alimentación directa de los componentes de la pila de combustible en un sistema de transporte o WT. Una o varias unidades de manipulación, normalmente robots de 4 o 6 ejes, sujetan el componente correspondiente. A continuación, se mide geométricamente para calcular la posición exacta de depósito en la pila. El componente se coloca en la pila. Este proceso se repite según el número de celdas.
¿Cuál es el rango de presión aplicado en el proceso de prensado de pilas de combustible?
La fuerza de prensado requerida depende principalmente del tamaño de la superficie efectiva y también está influenciada por el diseño de la junta. Como resultado, los requisitos pueden ser muy diferentes. Dependiendo del diseño, nuestras servoprensas pueden aplicar una fuerza de prensado de hasta 100kN.
¿Cuáles son los criterios de rendimiento clave del apilamiento de pilas de combustible?
El cuello de botella en todo proceso de montaje de pilas de pilas de combustible PEM es claramente el proceso de apilamiento. Incluso con una producción manejable de 100.000 pilas al año, es necesario alcanzar una velocidad de apilado inferior a 1 Hz. Las operaciones convencionales de pick-and-place ya alcanzan aquí sus límites. Por tanto, son necesarios nuevos conceptos para superar esta barrera. Paralelamente, hay que optimizar el diseño y el montaje de la pila de combustible. En el mejor de los casos, los procesos de premontaje pueden reducir el número de componentes que hay que apilar. Los desarrolladores de productos y los ingenieros de automatización deben colaborar estrechamente en este sentido.
¿Cuántas pilas se pueden fabricar al día en una prensa de montaje de pilas de combustible?
El proceso de prensado en sí se puede controlar según las especificaciones del cliente. Aquí todo es posible: desde una simple compresión controlada por fuerza/desplazamiento de la prensa hasta alcanzar la fuerza/desplazamiento objetivo hasta un prensado intermitente durante un periodo de tiempo más largo. Por lo tanto, es difícil hacer una afirmación general.
¿Qué medidas se toman para garantizar apilamientos de alta calidad?
Durante el apilado se debe mantener la precisión de posicionamiento. Por supuesto, los componentes también deben fabricarse con las dimensiones exactas. Debido a la gran cantidad de componentes en la pila (hasta 800 piezas), las desviaciones de las dimensiones nominales pueden acumularse rápidamente, lo que puede provocar que las celdas no se sellen.
¿Cuál es la diferencia principal al fabricar un stack con placas bipolares metálicas comparado con un stack usando placas de carbono?
La mayor diferencia entre estos tipos de PEM montaje de pilas de combustible es el diferente comportamiento de las BPP. Las placas bipolares metálicas suelen estar formadas por 2 semicarcasas con un espesor de chapa de <100µm. Éstas se sueldan entre sí. La aportación de calor durante la soldadura puede provocar rápidamente el alabeo de las piezas, lo que dificulta enormemente su manipulación y posicionamiento preciso. Además, las piezas alabeadas no se colocan unas encima de otras como se desea en la pila sin prensar, lo que dificulta el apilamiento a medida que aumenta el número de celdas. Los BPP grafíticos son más estables dimensionalmente y, por tanto, más fáciles de manipular.
Contenido aportado por ruhlamat GmbH
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Última actualización: 15.1.2023