Controllo qualità per i sistemi di celle a combustibile
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Controllo qualità per
sistemi di celle a combustibile

Componenti affidabili grazie ai dati di analisi e qualità

Gestione della qualità del sistema di celle a combustibile

Gestione della qualità del sistema di celle a combustibile

Analisi di precisione dei singoli componenti della cella

Composta da una piastra bipolare (BPP) e da un gruppo di elettrodi a membrana (MEA), ogni cella a combustibile della pila è collegata in serie ed è quindi fondamentale per la qualità complessiva del sistema. Per garantire la conformità ai requisiti più severi, devono essere ispezionati in relazione al rivestimento, ai potenziali difetti superficiali, compresa la contaminazione, e al cordone di saldatura.

Le soluzioni ZEISS aiutano a soddisfare i requisiti di qualità lungo l’intera catena del valore per la produzione di sistemi di celle a combustibile. Hardware e software lavorano insieme per generare rapporti chiari sui componenti.

Copertura completa delle applicazioni dei sistemi di celle a combustibile

Poiché i sistemi di celle a combustibile forniscono l’intera energia necessaria per alimentare la trasmissione elettrica, tutti i componenti del sistema devono essere prodotti in linea con gli standard più elevati per consentire una fornitura affidabile. Dalla piastra bipolare e dall’assemblaggio dell’elettrodo a membrana ai componenti periferici aggiuntivi, è sempre possibile eseguire analisi dettagliate con la gamma ZEISS. Clicca sui link sottostanti per esplorare le nostre soluzioni di controllo qualità dedicate alle applicazioni dei sistemi di celle a combustibile.

Piastra bipolare

Piastra bipolare

Analisi della qualità delle celle

In genere, in una singola pila sono presenti più di cento celle a combustibile. La generazione efficiente di energia elettrica dipende dalla qualità garantita di ogni singola cella. La piastra bipolare garantisce la stabilità meccanica, assicurando il flusso del fluido e la connessione elettrica tra le celle adiacenti della serie.

Assemblaggio elettrodo a membrana

Assemblaggio elettrodo a membrana

Analisi della membrana e dell’elettrodo

Una reazione chimica nell’assemblaggio elettrodo a membrana (MEA) è la fonte di energia elettrica nella pila. Due elettrodi sono posizionati su ciascun lato del MEA e ospitano i relativi catalizzatori. Questi elettrodi sono applicati su entrambi i lati della membrana (CCM) o sul rispettivo strato di diffusione del gas (CCL).

Componenti periferici

Componenti periferici

Analisi della qualità dei componenti

Oltre alla pila di celle a combustibile, molti altri componenti sono importanti per il sistema. L’idrogeno per la reazione chimica viene trasportato attraverso un sistema di tubazioni. L’ossigeno viene ricavato dall’aria ambiente e trattato con pompe, filtri, separatori d’acqua e altro ancora. L’efficienza del sistema di celle a combustibile dipende dall’elevata qualità dei componenti.

Le soluzioni ZEISS eMobility Solutions in ogni fase di produzione

Blue line per il sistema di celle a combustibile

  • Formazione di microstrutture e taglio della piastra mono-polare
    Quality gate 1:

    Formazione di microstrutture e taglio della piastra mono-polare

    geometria 2D e 3D

    Sfide

    • Necessità di mantenere un flusso senza ostacoli di gas e refrigerante attraverso microstrutture appositamente progettate
    • Il degrado, come la formazione di bave, deve essere rilevato per preservare la qualità
    • L’accuratezza dimensionale dei contorni esterni, degli incavi e degli elementi geometrici deve essere garantita per l’allineamento della pila

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Misura della luce bianca cromatica con il sensore ZEISS DotScan su una CMM ZEISS con testa sonda rotante
    • Imaging approfondito di micrografie 3D lucidate con il microscopio ottico ZEISS Axio Imager 2
    • Preparazione ideale per la giunzione e l’impilamento delle piastre con la misurazione ottica dei contorni ZEISS O-INSPECT
  • Rivestimento delle piastre polari
    Quality gate 2:

    Rivestimento delle piastre polari

    Analisi del rivestimento e rilevamento dei difetti

    Sfide

    • Il rivestimento della piastra polare è essenziale per la protezione dalla corrosione e deve essere analizzato per verificare la presenza di crepe, bolle e altri difetti
    • Il sottile strato di acciaio sul BPP presenta il rischio di difetti superficiali che possono compromettere l’efficienza o causare un malfunzionamento totale

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Analisi ottica e misurazione dello spessore dello strato con le immagini del microscopio ZEISS Axio Imager
    • Imaging e valutazione automatizzati ad alta risoluzione con ZEISS O-INSPECT duo
    • Taratura su scala nanometrica della rugosità e della topografia di lastre rivestite con il microscopio confocale a largo campo ZEISS Smartproof 5
  • Saldatura in piastre bipolari
    Quality gate 3:

    Saldatura in piastre bipolari

    Analisi delle saldature e geometria 3D

    Sfide

    • L’allineamento laterale delle singole piastre e l’altezza totale sono essenziali per il corretto funzionamento
    • Garantire un flusso di gas e refrigerante senza ostacoli, il rispetto delle tolleranze di impilamento delle celle e l’efficienza delle celle a combustibile
    • La piastra bipolare è formata da due semipiastre singole saldate, con il cordone di saldatura fondamentale per la conduttività e la stabilità meccanica

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Acquisizione della struttura 3D su entrambi i lati con il sensore ZEISS DotScan su una ZEISS CMM
    • Scansione 3D non distruttiva per la valutazione della geometria 3D, compreso l’allineamento laterale e le deviazioni di spessore
    • Dati 3D dettagliati e precisi ad alta risoluzione da ZEISS METROTOM 1500 CT o dal microscopio a raggi X ZEISS Xradia Versa 620
  • Rivestimento e taglio degli strati
    Quality gate 4:

    Rivestimento e taglio degli strati

    Formazione di crepe e geometria 2D

    Sfide

    • Il rivestimento ultrasottile dello strato elettrodico deve essere analizzato per verificare la presenza di crepe, bolle, contaminazione da particelle e disomogeneità
    • La posizione e l’orientamento dei singoli strati influenzano l’efficienza di conversione dell’energia nella cella a combustibile
    • L’analisi della geometria 2D deve essere eseguita su singoli strati per stabilire le dimensioni di bordi e rientranze
    • Necessità di una MEA completamente priva di difetti per sviluppare prestazioni complete

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Analisi delle crepe mediante microscopio ottico ZEISS Axio Imager e microscopi elettronici a scansione ZEISS GeminiSEM
    • Determinare la dimensione e la posizione dell’incavo e il margine di rivestimento rispetto al bordo di riferimento
    • Facile misurazione di queste caratteristiche con la tecnologia di rilevamento ottico dei bordi e la retroilluminazione integrata in ZEISS O-INSPECT
    • Acquisizione di immagini e rilevamento di difetti con ZEISS O-INSPECT duo
  • MEA Stacking
    Quality gate 5:

    MEA Stacking

    Analisi degli strati, analisi dei volumi e pulizia tecnica

    Sfide

    • Evitare la contaminazione per garantire il funzionamento, la qualità e la durata delle celle a combustibile
    • Assicurare la coerenza degli strati e delle proprietà della MEA testando sezioni campione
    • Analisi volumetrica 3D per lo sviluppo dei processi e la comprensione dei difetti
    • Analisi completa di tutti i MEA per verificare la presenza di difetti di rivestimento, per evitare cali di prestazioni

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Particelle identificate con microscopio ZEISS Axio Zoom V.16, analizzate con microscopia elettronica, elaborate con software ZEISS
    • Acquisire le dimensioni, la forma, la quantità, la composizione, l’origine e il contenuto metallico delle particelle > 5 μm
    • Analizzare la continuità e lo spessore degli strati con ZEISS Axio Imager
    • Acquisizione non distruttiva di volumi 3D con il microscopio a raggi X ZEISS Xradia Versa 620 e il suo ingrandimento a due stadi
  • Impilamento finale delle celle a combustibile
    Quality gate 6:

    Impilamento finale delle celle a combustibile

    Analisi degli strati e analisi dei volumi

    Sfide

    • Monitorare le celle a combustibile impilate (BPP e MEA) per garantire la coerenza degli strati della pila di celle a combustibile e delle loro proprietà
    • Migliorare lo sviluppo dei processi e la comprensione dei difetti attraverso l’analisi dei volumi 3D

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Analizzare piccoli campioni utilizzando la tecnologia a raggi X per garantire la continuità degli strati
    • Analizzare le geometrie della pila e l’allineamento con il sensore confocale a luce bianca non a contatto ZEISS DotScan su una ZEISS CMM

Ulteriori approfondimenti sul controllo qualità per i sistemi di celle a combustibile

  • Misura di una piastra bipolare per celle a combustibile: Molteplici compiti di misura gestiti dalla tecnologia di precisione ZEISS
  • Misura e analisi non a contatto di piastre bipolari con il sistema ZEISS O-INSPECT duo 2-in-1

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