Dosiertechnologie für die Brennstoffzellen- / Elektrolyseur-Fertigung
Präzise Dosiertechnologie als Schlüssel für skalierbare Brennstoffzellensysteme
Die wirtschaftliche Skalierung von Brennstoffzellen- und Elektrolyseurfertigungen hängt maßgeblich von stabilen, automatisierten Produktionsprozessen ab. Insbesondere bei der Applikation von Klebstoffen, Dichtpasten und funktionalen Beschichtungen entscheidet die Dosiertechnologie über Produktqualität, Leistungsfähigkeit und Fertigungseffizienz. Gleichzeitig stellen steigende Produktionsvolumina hohe Anforderungen an Präzision, Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit.
ViscoTec unterstützt Hersteller mit hochpräzisen Dosierlösungen dabei, diese Anforderungen zuverlässig zu erfüllen. Die modular aufgebauten Systeme ermöglichen eine exakte Materialförderung und eine nahtlose Integration in automatisierte Fertigungslinien. Das Ergebnis sind stabile Prozesse, reproduzierbare Dosierergebnisse und die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Serienproduktion.
Brennstoffzellen: Reife Technologie für stationäre und mobile Anwendungen
Brennstoffzellen zählen zu den Schlüsseltechnologien der Energiewende. Als hocheffiziente elektrochemische Energiewandler kommen sie heute in stationären Energie- und Wärmesystemen ebenso zum Einsatz wie in mobilen Anwendungen der Bahn-, Nutzfahrzeug-, Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie.
Gerade in mobilen Anwendungen sind die Anforderungen an die eingesetzten Komponenten besonders hoch. Mechanische Belastungen, anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und häufige Start-Stopp-Zyklen erfordern eine dauerhaft hohe Prozess- und Produktqualität. Um diese Anforderungen zu erfüllen, benötigen Hersteller Fertigungsprozesse, die höchste Präzision mit reproduzierbaren Ergebnissen und einer hohen Automatisierbarkeit verbinden.
Applikation von Kleb- und Dichtraupen
Eine gleichmäßige und wiederholgenaue Applikation von Kleb- und Dichtmedien ist entscheidend für die Funktion, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Brennstoffzellen. Besonders bei komplexen Geometrien, beispielsweise auf Bipolarplatten, sowie bei hochgefüllten und abrasiven Materialien stoßen viele Dosiertechnologien an ihre Grenzen.
Eine zentrale Anwendung in der Brennstoffzellenfertigung ist das Dosieren definierter Kleb- und Dichtraupen. Zum Einsatz kommen unter anderem Glaslotpasten mit hoher Füllstoffdichte und abrasiven Glaspartikeln. Diese Materialien stellen hohe Anforderungen an die Dosiertechnik:
- Sehr hohe Viskositäten
- Hohe Materialdichten
- Ausgeprägtes Abrasionspotenzial
- Wiederholgenaue Applikation des Dichtmediums
- Konstante Raupengeometrie über die gesamte Applikationslänge
Die Dosierpumpen von ViscoTec sind speziell für diese anspruchsvollen Einsatzbedingungen ausgelegt. Durch die scherarme Förderung, verschleißoptimierte Werkstoffe und optional keramische Rotoren wird eine dauerhaft stabile und präzise Dosierung sichergestellt.
Die Applikation erfolgt pulsationsfrei und wiederholgenau, wodurch eine gleichbleibend hohe Dichtqualität erzielt wird. Dies ist maßgeblich für die Betriebssicherheit und Langlebigkeit der Brennstoffzelle.
Zur weiteren Prozessoptimierung können Materialaufbereitungssysteme integriert werden. Funktionen wie Rühren, Zirkulieren oder Vakuumentgasen sorgen für eine konstante Materialqualität und verhindern zuverlässig die Sedimentation von Füllstoffen. Das Ergebnis sind stabile Prozesse, reproduzierbare Dosierergebnisse und eine hohe Fertigungssicherheit auch im automatisierten Serienbetrieb.
Kontinuierliche Beschichtung von Membranen (MEA-Fertigung)
Neben Kleb- und Dichtprozessen kommt die Dosiertechnologie auch bei der Herstellung der Membrane-Electrode-Assembly (MEA) zum Einsatz – dem funktionalen Herzstück vieler Brennstoffzellen.
In kontinuierlichen Fertigungsprozessen werden katalysatorhaltige Pasten für Anode und Kathode gleichmäßig auf Proton-Exchange-Membranen (PEM) aufgetragen. Dabei ist eine präzise Steuerung des Materialauftrags entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Qualität der späteren Brennstoffzelle.
Mit Flachdüsen lassen sich die nieder- bis mittelviskosen Katalysatorpasten gleichmäßig und in konstanter Breite applizieren. Die volumetrische Dosierung gewährleistet eine konstant reproduzierbare Schichtqualität und schafft die Grundlage für eine gleichbleibend hohe Leistungsfähigkeit der MEA.
Da die Dosiermenge synchron zur Robotergeschwindigkeit geregelt werden kann, bleiben Beschichtungsqualität und Schichtdicke auch bei variierenden Prozessgeschwindigkeiten konstant. Kurze Reinigungszeiten, flexible Materialwechsel und eine hohe Prozesssicherheit machen die Systeme besonders attraktiv für den industriellen Dauerbetrieb.
Systemlösungen für unterschiedliche Materialien und Prozessanforderungen
ViscoTec bietet modulare Komplettlösungen entlang des gesamten Materialflusses – von der Materialentnahme über die Materialaufbereitung bis hin zur hochpräzisen Applikation.
Die Systeme werden anwendungsspezifisch konfiguriert und auf die Eigenschaften des jeweiligen Mediums abgestimmt, sodass die Materialeigenschaften während des gesamten Prozesses erhalten bleiben. Ergänzende Materialaufbereitungssysteme wie Rühr-, Zirkulations- oder Vakuumentgasungseinheiten sorgen für eine gleichbleibend hohe Materialqualität.
Darüber hinaus stehen unterschiedliche Rotor- und Statormaterialien zur Verfügung, um die Dosiersysteme optimal auf die jeweiligen Anforderungen auszulegen. Dadurch lassen sich Standzeiten erhöhen, Wartungsaufwände reduzieren und die Prozesssicherheit nachhaltig verbessern.
So entstehen ganzheitliche Dosierlösungen für anspruchsvolle Fertigungsprozesse – individuell abgestimmt auf die Bedürfnisse der jeweiligen Anwendung.
Fazit
Die Zukunft von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren hängt von effizienten und zuverlässig automatisierten Fertigungsprozessen ab. Hochpräzise Dosiertechnologie ermöglicht die reproduzierbare Verarbeitung anspruchsvoller Materialien und trägt entscheidend zu Qualität, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Systeme bei.
Mit umfassender Applikationserfahrung und modularen Dosierlösungen unterstützt ViscoTec Unternehmen dabei, ihre Produktionsprozesse sicher zu skalieren und nachhaltig erfolgreich zu gestalten.