Aseguramiento de calidad para sistemas de celdas de combustible
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Control de calidad para
Sistemas de celdas de combustible

Componentes fiables gracias a los datos de inspección y calidad

Gestión de calidad de los sistemas de celdas de combustible

Gestión de calidad de los sistemas de celdas de combustible

Inspección de precisión de los componentes individuales de las celdas

Compuesta por una placa bipolar (BPP) y un conjunto de electrodos de membrana (MEA), cada celda de combustible en el conjunto está conectada en serie y, por lo tanto, es fundamental para la calidad global del sistema. Para garantizar el cumplimiento normativo de los requisitos más exigentes, deben inspeccionarse en relación con su revestimiento, los posibles defectos superficiales, incluida la contaminación y el cordón de soldadura.

Las soluciones de ZEISS ayudan a cumplir los requisitos de calidad en toda la cadena de valor de la producción de sistemas de celdas de combustible. El hardware y el software trabajan conjuntamente para generar informes claros sobre los componentes.

Cobertura completa de las aplicaciones de los sistemas de celdas de combustible

Dado que los sistemas de celdas de combustible proporcionan toda la energía necesaria para alimentar el sistema de transmisión eléctrico, todos los componentes del sistema deben fabricarse de acuerdo con las normas más estrictas para permitir un suministro fiable. Desde la placa bipolar y el conjunto de electrodos de membrana hasta los componentes periféricos adicionales, siempre podrá realizar inspecciones detalladas con el catálogo de productos de ZEISS. Haga clic en los enlaces siguientes para explorar nuestras soluciones específicas de control de calidad para aplicaciones de sistemas de celdas de combustible.

Placa bipolar

Placa bipolar

Inspección de calidad de las celdas

En un conjunto suele haber más de cien pilas de combustible individuales. La generación eficiente de energía eléctrica depende de la calidad garantizada de cada celda individual. La placa bipolar proporciona estabilidad mecánica, asegurando el flujo de los medios y la conexión eléctrica entre las celdas adyacentes de la serie.

Ensamblaje del electrodo de membrana

Ensamblaje del electrodo de membrana

Inspección de membranas y electrodos

Una reacción química en el conjunto de electrodos de membrana (MEA) es la fuente de energía eléctrica en el conjunto. Dos electrodos se colocan a cada lado de la MEA y albergan los catalizadores correspondientes. Estos electrodos se aplican a ambos lados de la membrana (CCM) o a la capa de difusión de gas correspondiente (CCL).

Componentes periféricos

Componentes periféricos

Inspección de calidad de los componentes

Además del conjunto de celdas de combustible, hay muchos otros componentes relevantes para el sistema. El hidrógeno para la reacción química se transporta a través de un sistema de tuberías. El oxígeno se obtiene del aire ambiente y se trata mediante bombas, filtros, separadores de agua, etc. La eficiencia de los sistemas de celdas de combustible depende de la alta calidad de los componentes.

ZEISS eMobility Solutions en cada paso de la fabricación

Línea azul para el sistema de celdas de combustible

  • Formación de microestructuras y corte de placas unipolares
    Estación de calidad 1:

    Formación de microestructuras y corte de placas unipolares

    Geometría 2D y 3D

    Desafíos

    • Necesidad de mantener un flujo sin obstáculos de gas y refrigerante a través de microestructuras especialmente diseñadas
    • La degradación, como la formación de rebabas, debe detectarse para preservar la calidad
    • Debe garantizarse la precisión dimensional de los contornos exteriores, los rebajes y los elementos geométricos para la alineación de los conjuntos

    Sus ventajas con ZEISS

    • Medición cromática de luz blanca con el sensor ZEISS DotScan en una CMM de ZEISS con cabezal giratorio
    • Microscopía pulida 3D en profundidad con el microscopio óptico ZEISS Axio Imager 2
    • Preparación ideal para la unión y apilamiento de placas con medición óptica de contornos mediante ZEISS O-INSPECT
  • Revestimiento de placas polares
    Estación de calidad 2:

    Revestimiento de placas polares

    Inspección de revestimientos y detección de defectos

    Desafíos

    • El revestimiento de la placa polar es esencial para la protección contra la corrosión y debe analizarse para detectar grietas, burbujas y otros defectos
    • La fina capa de acero sobre la BPP presenta riesgo de defectos superficiales que pueden mermar la eficacia o provocar un fallo total

    Sus ventajas con ZEISS

    • Inspección óptica y medición del espesor de capas con imágenes del microscopio ZEISS Axio Imager
    • Obtención y evaluación automatizada de imágenes de alta resolución con ZEISS O-INSPECT duo
    • Cuantificación a escala nanométrica de la rugosidad y topografía de placas recubiertas con el microscopio confocal de campo amplio ZEISS Smartproof 5
  • Soldadura en placas bipolares
    Estación de calidad 3:

    Soldadura en placas bipolares

    Inspección de soldaduras y geometría 3D

    Desafíos

    • La alineación lateral de las placas individuales y la altura total son esenciales para un funcionamiento correcto
    • Garantizar el flujo sin obstáculos de gas y refrigerante, el cumplimiento normativo de las tolerancias de apilamiento de las celdas y la eficiencia de las mismas con el combustible
    • La placa bipolar se forma a partir de dos medias placas soldadas, siendo el cordón de soldadura fundamental para la conductividad y la estabilidad mecánica

    Sus ventajas con ZEISS

    • Capture la estructura 3D en ambos lados con el sensor ZEISS DotScan en una CMM de ZEISS
    • Escaneo 3D no destructivo para la evaluación de la geometría 3D, incluida la alineación lateral y las desviaciones de grosor
    • Datos 3D detallados y precisos de alta resolución del microscopio de rayos X ZEISS METROTOM 1500 CT o ZEISS Xradia Versa 620
  • Revestimiento y corte de capas
    Estación de calidad 4:

    Revestimiento y corte de capas

    Formación de grietas y geometría 2D

    Desafíos

    • El revestimiento ultrafino de la capa del electrodo debe analizarse para detectar grietas, burbujas, contaminación por partículas e inhomogeneidad
    • La posición y orientación de las distintas capas influye en la eficiencia de conversión energética de la celda de combustible
    • El análisis geométrico 2D debe realizarse en capas individuales para establecer las dimensiones de los bordes y rebajes
    • Necesidad de una AEM totalmente libre de defectos para desarrollar todo el rendimiento

    Sus ventajas con ZEISS

    • Análisis de grietas mediante el microscopio óptico ZEISS Axio Imager y microscopios electrónicos de barrido como ZEISS GeminiSEM
    • Determinar el tamaño y la posición del rebaje más el margen de revestimiento en relación con el borde de referencia
    • Fácil medición de estas características con la tecnología de detección óptica de bordes y la retroiluminación integrada en ZEISS O-INSPECT
    • Adquisición de imágenes y detección de defectos con ZEISS O-INSPECT duo
  • Apilamiento MEA
    Estación de calidad 5:

    Apilamiento MEA

    Análisis de capas, volumen y limpieza técnica

    Desafíos

    • Evitar la contaminación para garantizar el funcionamiento, la calidad y la vida útil de la celda de combustible
    • Garantizar la homogeneidad de las capas y propiedades de la MEA probando secciones de muestra
    • Análisis de volúmenes en 3D para el desarrollo de procesos y la comprensión de defectos
    • Inspeccionar a fondo todos los AEM en busca de defectos de revestimiento para evitar la caída del rendimiento

    Sus ventajas con ZEISS

    • Partículas identificadas con el microscopio ZEISS Axio Zoom V.16, analizadas con microscopía electrónica y procesadas con el software de ZEISS
    • Captar el tamaño, la forma, la cantidad, la composición, el origen y el contenido metálico de las partículas > 5 μm
    • Analizar la continuidad y el grosor de las capas con Axio Imager de ZEISS
    • Adquisición no destructiva de volúmenes 3D con el microscopio de rayos X ZEISS Xradia Versa 620 y su aumento de dos fases
  • Apilamiento final de celdas de combustible
    Estación de calidad 6:

    Apilamiento final de celdas de combustible

    Análisis de capas y análisis de volumen

    Desafíos

    • Supervisar las celdas de combustible conjuntas (BPP y MEA) para garantizar la coherencia de las capas del conjunto de celdas de combustible y sus propiedades
    • Mejorar el desarrollo de procesos y la comprensión de los defectos mediante el análisis de volúmenes en 3D

    Sus ventajas con ZEISS

    • Analizar pequeñas muestras mediante tecnología de rayos X para garantizar la continuidad de las capas
    • Analizar las geometrías de los conjuntos y la alineación con el sensor confocal de luz blanca sin contacto ZEISS DotScan en una CMM de ZEISS

Más información sobre el aseguramiento de calidad para sistemas de celdas de combustible

  • Medición de la placa bipolar de una celda de combustible: Múltiples tareas de medición gestionadas por la tecnología de precisión de ZEISS
  • Medición e inspección sin contacto de placas bipolares con el sistema 2 en 1 ZEISS O-INSPECT duo

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