Dosiertechnologie für die Brennstoffzellen- / Elektrolyseur-Fertigung

Die industrielle Fertigung von Brennstoffzellen stellt hohe Anforderungen an Präzision, Reproduzierbarkeit und Prozessstabilität. Insbesondere beim automatisierten Applizieren von Klebstoffen, Dichtpasten und funktionalen Beschichtungen entscheidet die Dosiertechnologie maßgeblich über Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Serienfähigkeit der Zellen. Gleichzeitig sind kurze Taktzeiten und geringe Durchlaufzeiten zentrale Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Skalierung in der Serienproduktion. ViscoTec adressiert diese Anforderungen mit durchgängigen, industriell bewährten Dosierlösungen, die sowohl hohe Prozessgenauigkeit als auch eine dynamische Integration in schnelle, automatisierte Fertigungslinien ermöglichen.

Brennstoffzellen: Reife Technologie für stationäre und mobile Anwendungen

Moderne Brennstoffzellen sind hocheffiziente elektrochemische Energiewandler. Einsatzfelder reichen von stationären Energie- und Wärmesystemen über industrielle Anwendungen bis hin zu mobilen Lösungen in Bahn-, Nutzfahrzeug- und Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt.

Mobile Anwendungen stellen dabei besonders hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität, Medienbeständigkeit und Prozesssicherheit der eingesetzten Komponenten. Zusätzlich führen häufige Start-Stopp-Zyklen zu höheren Belastungen der Zellstapel. Daraus ergibt sich ein klarer Bedarf an hochpräziser, reproduzierbarer und automatisierbarer Fertigungstechnik.

Applikation von Kleb- und Dichtraupen

Eine zentrale Anwendung ist das Dosieren definierter Kleb- und Dichtraupen über komplexe Geometrien, beispielsweise auf Bipolarplatten. Zum Einsatz kommen beispielsweise Glaslotpasten mit hoher Füllstoffdichte und abrasiven Glaspartikeln.

Diese Medien stellen extreme Anforderungen an das Dosiersystem:

• sehr hohe Viskositäten
• hohe Dichten
• ausgeprägtes Abrasionspotenzial
• Wiederholgenaue Applikation des Dichtmediums
• Konstante Geometrie (Querschnitt) der Dichtraupe über die gesamte Länge

Die Dosierpumpen von ViscoTec sind bestens für diese Einsatzbedingungen geeignet. Durch scherarme Förderung, verschleißoptimierte Materialien und optional keramische Rotoren wird eine dauerhaft stabile Dosierung sichergestellt. Die Applikation erfolgt unterbrechungs- bzw. pulsationsfrei und wiederholgenau, was für die Dichtfunktion und damit für die Betriebssicherheit der Brennstoffzelle essenziell ist.

Zur zusätzlichen Prozesssicherung können Materialaufbereitungssysteme integriert werden, etwa zum Rühren, Zirkulieren oder zur Vakuumentgasung. Eine Sedimentation der Füllstoffe wird durch speziell angepasste Rührwerke zuverlässig verhindert.

Kontinuierliche Beschichtung von Membranen (MEA-Fertigung)

Über Kleb- und Dichtprozesse hinaus wird ViscoTec-Technologie auch bei der Herstellung der Membrane-Electrode-Assembly (MEA) eingesetzt – der funktionalen Kernkomponente vieler Brennstoffzellen. In kontinuierlichen Prozessen werden katalysatorhaltige Pasten für Anode und Kathode gleichmäßig auf Proton-Exchange-Membranen (PEM) aufgetragen.

Die nieder- bis mittelviskosen Katalysatorpasten werden mit Flachdüsen in konstanter Breite appliziert. Die volumetrische Dosierung ermöglicht eine exakt reproduzierbare Schichtdicke, unabhängig von Schwankungen im Materialdruck oder der Bahngeschwindigkeit. Die Dosiermenge lässt sich synchron zur Robotergeschwindigkeit regeln, wodurch gleichmäßige aktive Oberflächen und eine konsistente MEA-Qualität erzielt werden.

Zusätzlich überzeugen die Systeme durch kurze Reinigungszeiten, hohe Medienwechsel-Flexibilität und eine insgesamt hohe Prozesssicherheit – wesentliche Kriterien für den industriellen Dauerbetrieb. 

Systemlösungen für unterschiedliche Materialien und Prozessanforderungen

ViscoTec bietet modulare Komplettlösungen, die den gesamten Materialfluss abdecken: Von der Materialentnahme über die Aufbereitung bis hin zur hochpräzisen Applikation. Die Dosiersysteme werden anwendungsspezifisch konfiguriert und materialseitig so ausgelegt, dass es zu keiner Beeinträchtigung der Medieneigenschaften kommt. Zusätzliche Materialaufbereitungssysteme umfassen beispielsweise Rühren, Zirkulieren oder Vakuumentgasung.

Zusätzlich ist eine Auswahl unterschiedlicher Materialien für Stator und Rotor verfügbar, um für jedes Medium die optimale Kombination zu erhalten. So können Standzeiten und Wartungskosten signifikant minimiert werden. So sorgen wir für maximale Prozessstabilität auch unter anspruchsvollen Produktionsbedingungen.

Wir passen unsere Systeme individuell an die Bedürfnisse Ihres Prozesses an!

Fazit

Die Skalierung der Brennstoffzellentechnologie hängt wesentlich von beherrschbaren, automatisierten Fertigungsprozessen ab. Hochpräzise, volumetrische Dosiertechnik ist dabei ein zentraler Enabler. Mit langjähriger Applikationserfahrung, materialoptimierten Dosiersystemen und modularen Prozesslösungen ist ViscoTec ihr idealer Technologiepartner für die industrielle Brennstoffzellenfertigung.