Tecnología de dosificado para la producción de celdas de combustible

Aplicación automatizada de adhesivos y pastas de sellado: una tecnología para una amplia gama de aplicaciones de dosificado.

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ViscoTec se encarga de muchas aplicaciones diferentes en el proceso de producción de una pila de combustible, como la unión y el sellado. Se llevaron a cabo extensas pruebas de dosificado para obtener conexiones de alto rendimiento. El resultado: conexiones fiables para células especialmente duraderas y un montaje sencillo, junto con una tecnología de producción sencilla.

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La tecnología de celdas de combustible tiene el potencial de reemplazar baterías, generadores y unidades de energía de emergencia en numerosas aplicaciones. Sin embargo, el nombre es un poco engañoso. Las plantas eléctricas son silenciosas, respetuosas con el medio ambiente y, al mismo tiempo, altamente efectivas. Y tienen poco que ver con lo que uno podría asociar con la palabra "combustible" en relación con la generación de energía. Como el gasóleo de calefacción, el carbón u otros combustibles fósiles.

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No todas las celdas de combustible son iguales

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Las celdas de combustible contemporáneas funcionan con gas natural, hidrógeno y metanol y no emiten gases tóxicos. Se pueden utilizar como convertidores de energía estacionarios para proporcionar energía primaria en los sistemas de calefacción. Para edificios más grandes como supermercados, edificios de gran altura, pero también distritos y regiones enteras de la ciudad, así como grandes plantas industriales. En aplicaciones móviles, como fuente de energía para trenes, autobuses, tranvías, aviones, submarinos, coches eléctricos o incluso ordenadores portátiles e incluso dispositivos electrónicos más pequeños. Las celdas de combustible móviles tienen que ser mucho más estables que las estacionarias. En los vehículos, por ejemplo, tienen que soportar muchas adversidades. Baches, fluctuaciones estacionales de temperatura y los más diversos estilos de conducción de los operadores. También tienen muchos más ciclos de arranque y parada que las celdas de combustible estacionarias, que funcionan de forma continua.

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Para poder fabricar celdas de combustible de forma económica en la producción, la tecnología de montaje debe adaptarse en consecuencia: para tiempos de ciclo significativamente más cortos. En el ámbito de la tecnología de dosificado, los procesos de unión adhesiva, que ya se han consolidado en muchas otras áreas, pueden ayudar. Por ejemplo, con los materiales adecuados, se pueden combinar los procesos de unión y sellado.

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Dispensado de un cordón adhesivo y de sellado en los interconectores

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El objetivo en otra aplicación es dispensar un cordón dispensador uniformemente grueso en los interconectores. La geometría del cordón en estado líquido es de aproximadamente 2,95 mm de ancho y 1,16 mm de alto. Se dispensa una pasta de soldadura de vidrio de un componente. La pasta cargada con relleno contiene partículas de vidrio y, por lo tanto, es altamente abrasiva. Un verdadero desafío para las bombas dosificadoras utilizadas en la serie de dispensadores ViscoTec RD. Pero gracias al dosificado de bajo corte y a los componentes cuidadosamente seleccionados,el dosificado de este material es posible de forma permanente. La viscosidad de la pasta está entre 285.000 y 914.000 mPas, con una densidad entre 3,3 y 3,8 g/cm³. El cordón de sellado se aplica en una amplia variedad de geometrías, es decir, como un rectángulo o un anillo, dependiendo de la sección del componente.

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La máxima prioridad en este proceso de dispensado es la aplicación ininterrumpida y la precisión absoluta de la repetición. Ya que este material sella la pila de combustible y representa una función de seguridad. El cordón de sellado también sirve como ayuda para el montaje hasta que la pila de combustible se utiliza por primera vez. Esto se debe a que luego se calienta tanto que el aglutinante de la pasta de soldadura de vidrio se evapora y los componentes están firmemente conectados entre sí.

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Dependiendo de las propiedades del material, se puede integrar una unidad de procesamiento para el tratamiento del material (agitación, circulación y/o aplicación de vacío). Esto sirve al propósito de la estabilidad del proceso y el aseguramiento de la calidad. Un agitador especialmente adaptado en el eje de transmisión evita la posible sedimentación de los rellenos.

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Aplicación continua sobre una membrana sin fin

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Sin embargo, ViscoTec no se limita a las aplicaciones de adhesivo y sellado en la producción de celdas de combustible. Por ejemplo, también se ocupa de la etapa de producción del componente central real de muchas celdas de combustible: el conjunto membrana-electrodo, que contiene la membrana de intercambio de protones (PEM) y los catalizadores activos. Aquí, las pastas cargadas de catalizador correspondientes del ánodo y el cátodo se aplican a la membrana semipermeable en un proceso continuo a través del dosificador. La compatibilidad de los materiales de los componentes dosificadores con las pastas catalizadoras es esencial, de lo contrario, la actividad de los catalizadores podría verse afectada negativamente.

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Las pastas catalizadoras de viscosidad baja a media, desarrolladas por el cliente especialmente para esta aplicación, se aplican uniformemente en un ancho constante utilizando boquillas planas. También en este caso es esencial un dispensado perfectamente constante. Ya que las fluctuaciones de presión tendrían un efecto negativo en los espesores de las capas de las superficies activas del MEA y, por lo tanto, en la calidad del producto final: la celda de combustible. El dosificado con la tecnología de dosificado ViscoTec es absolutamente constante. No hay fluctuaciones de presión y el dosificado es fácilmente ajustable, dependiendo de la velocidad de la trayectoria del robot cuando se aplica a la membrana. Al final de un proceso, la fácil y rápida limpieza, así como la alta seguridad del proceso de la tecnología de dosificado, son impresionantes.

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Una tecnología para una amplia gama de aplicaciones en la producción de celdas de combustible

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ViscoTec ofrece soluciones de dosificado completas para una amplia variedad de aplicaciones y en asociación con una amplia variedad de materiales. La gama de productos abarca desde el vaciado de materiales hasta el tratamiento y el dosificado de alta precisión. No hay ningún impacto negativo en las propiedades del material de dispensado. Debido a la selección específica de la aplicación de materiales adecuados para el sistema de dosificado y el dosificado de bajo corte en el rango de baja presión.

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Existe una solución especial para materiales en los que el contacto con los metales daría lugar a reacciones e incompatibilidades críticas e indeseables. El dispensador RD-EC MF se añadió a la cartera hace algún tiempo. Para evitar reacciones químicas como el curado o la cristalización durante el proceso de dispensado, se evitó cualquier contacto con el metal en el área de contacto con el material de este dispensador.

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Además, todos los dispensadores de la serie RD pueden equiparse opcionalmente con un rotor cerámico. Para lograr la vida útil más larga posible y la mayor estabilidad de proceso para el dosificado de fluidos altamente abrasivos.

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