Garantia de qualidade para sistemas de células de combustível
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Garantia de qualidade para
Sistemas de células de combustível

Componentes confiáveis por meio de inspeção e dados de qualidade

Gerenciamento da qualidade do sistema de células de combustível

Gerenciamento da qualidade do sistema de células de combustível

Inspeção de precisão de componentes individuais de células

Composta por uma placa bipolar (BPP) e um conjunto de eletrodos de membrana (MEA), cada célula de combustível na pilha é conectada em série e, portanto, é crucial para a qualidade geral do sistema. Para garantir a conformidade com exigências rigorosas, elas devem ser inspecionadas em relação ao seu revestimento, possíveis defeitos de superfície, incluindo contaminação e cordão de solda.

As soluções da ZEISS ajudam a atender aos requisitos de qualidade em toda a cadeia de valor para a produção de sistemas de células de combustível. O hardware e o software trabalham em conjunto para gerar relatórios claros relacionados aos componentes.

Abrangência completa das aplicações de sistemas de células de combustível

Como os sistemas de células de combustível fornecem toda a energia necessária para acionar o trem de força elétrico, todos os componentes do sistema devem ser produzidos de acordo com os mais altos padrões para permitir um suprimento confiável. Desde a placa bipolar e o conjunto de eletrodos de membrana até os componentes periféricos adicionais, você sempre pode realizar inspeções detalhadas com o portfólio da ZEISS. Clique nos links abaixo para explorar nossas soluções dedicadas de garantia de qualidade para aplicações de sistemas de células de combustível.

Placa bipolar

Placa bipolar

Inspeção da qualidade de células

Normalmente, há mais de cem células de combustível individuais em uma única pilha. A geração eficiente de energia elétrica depende da qualidade garantida de cada célula individual. A placa bipolar proporciona estabilidade mecânica, garantindo o fluxo do meio e a conexão elétrica entre as células adjacentes da série.

Conjunto de eletrodos de membrana

Conjunto de eletrodos de membrana

Inspeção da membrana e do eletrodo

Uma reação química no conjunto de eletrodos de membrana (MEA) é a fonte de energia elétrica na pilha. Dois eletrodos são posicionados em cada lado do MEA e abrigam os catalisadores relevantes. Esses eletrodos são aplicados em ambos os lados da membrana (CCM) ou na respectiva camada de difusão de gás (CCL).

Componentes periféricos

Componentes periféricos

Inspeção da qualidade dos componentes

Muitos componentes, além da pilha de células de combustível, são relevantes para o sistema. O hidrogênio para a reação química é transportado por meio de um sistema de tubulação. O oxigênio é obtido do ar ambiente e tratado por meio de bombas, filtros, separadores de água, entre outros. A eficiência do sistema de célula de combustível depende da alta qualidade dos componentes.

Soluções de eMobility da ZEISS em cada etapa da fabricação

Blue Line para o sistema de células de combustível

  • Formação de microestrutura e corte de placa polar individual
    Barreira de qualidade 1:

    Formação de microestrutura e corte de placa polar individual

    Geometria 2D e 3D

    Desafios

    • Necessidade de manter o fluxo de gás e líquido de arrefecimento desimpedido através de microestruturas especialmente projetadas
    • A degradação, como a formação de rebarbas, deve ser detectada para preservar a qualidade
    • A precisão dimensional dos contornos externos, recessos e elementos geométricos deve ser garantida para o alinhamento da pilha

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Medição de luz branca cromática usando o sensor ZEISS DotScan em uma ZEISS CMM com cabeçote probe rotativo
    • Aquisição de imagens profundas de micrografias em 3D polidas com o microscópio de luz ZEISS Axio Imager 2
    • Preparação ideal para união e empilhamento de placas com medição óptica de contorno usando o ZEISS O-INSPECT
  • Revestimento de placas polares
    Barreira de qualidade 2:

    Revestimento de placas polares

    Inspeção do revestimento e detecção de defeitos

    Desafios

    • O revestimento da placa polar é essencial para a proteção contra corrosão e deve ser analisado quanto a rachaduras, bolhas e outros defeitos
    • A fina camada de aço no BPP apresenta o risco de defeitos na superfície que podem prejudicar a eficiência ou causar falha total

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Inspeção óptica e medição da espessura da camada com imagens do microscópio ZEISS Axio Imager
    • Aquisição e avaliação automatizadas de imagens de alta resolução com o ZEISS O-INSPECT duo
    • Quantificação em escala nanométrica da rugosidade e da topografia de placas revestidas com o microscópio confocal widefield ZEISS Smartproof 5
  • Soldagem em placas bipolares
    Barreira de qualidade 3:

    Soldagem em placas bipolares

    Inspeção de soldagem e geometria 3D

    Desafios

    • O alinhamento lateral das placas individuais e a altura total são essenciais para a operação adequada
    • Garanta o fluxo desimpedido de gás e refrigerante, a conformidade com as tolerâncias de empilhamento de células e a eficiência de células de combustível
    • A placa bipolar é formada por duas meias placas simples soldadas, sendo a costura de solda crucial para a condutividade e a estabilidade mecânica

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Capture a estrutura 3D em ambos os lados com o sensor ZEISS DotScan em uma ZEISS CMM
    • Escaneamento 3D não destrutivo para avaliação da geometria 3D, incluindo alinhamento lateral e desvios na espessura
    • Dados 3D detalhados e precisos de alta resolução do ZEISS METROTOM 1500 CT ou do microscópio de raios X ZEISS Xradia Versa 620
  • Revestimento e corte de camadas
    Barreira de qualidade 4:

    Revestimento e corte de camadas

    Formação de rachaduras e geometria 2D

    Desafios

    • O revestimento ultrafino da camada do eletrodo deve ser analisado quanto a rachaduras, bolhas, contaminação por partículas e falta de homogeneidade
    • A posição e a orientação das camadas individuais influenciam a eficiência da conversão de energia nas células de combustível
    • A análise da geometria 2D deve ser realizada em camadas únicas para estabelecer as dimensões das bordas e dos recessos
    • Necessidade de MEA totalmente sem defeitos para desenvolver o desempenho total

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Análise de rachaduras usando o microscópio de luz ZEISS Axio Imager e microscópios eletrônicos de escaneamento, como o ZEISS GeminiSEM
    • Determinar o tamanho e a posição do recesso, além da margem do revestimento em relação à borda de referência
    • Medição fácil dessas características com a tecnologia de detecção óptica de bordas e luz de fundo integradas no ZEISS O-INSPECT
    • Aquisição de imagens e detecção de defeitos com o ZEISS O-INSPECT duo
  • Empilhamento de MEA
    Barreira de qualidade 5:

    Empilhamento de MEA

    Análise de camadas, análise de volume e limpeza técnica

    Desafios

    • Evitar a contaminação para garantir o funcionamento, a qualidade e a vida útil de células de combustível
    • Garantir camadas e propriedades consistentes de MEA testando seções de amostra
    • Análise de volume 3D para desenvolvimento de processos e compreensão de defeitos
    • Inspecionar completamente todos os MEAs quanto a defeitos de revestimento para evitar queda de desempenho

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Partículas identificadas com o microscópio ZEISS Axio Zoom V.16, analisadas com microscopia eletrônica e processadas com o ZEISS Quality Software
    • Capturar o tamanho, a forma, a quantidade, a composição, a origem e o conteúdo metálico das partículas > 5 μm
    • Analisar a continuidade e a espessura da camada com o ZEISS Axio Imager
    • Aquisição de volume 3D não destrutiva com o microscópio de raios X ZEISS Xradia 620 Versa e sua ampliação de dois estágios
  • Empilhamento final da célula de combustível
    Barreira de qualidade 6:

    Empilhamento final da célula de combustível

    Análise de camadas e de volume

    Desafios

    • Monitorar células de combustível empilhadas (BPPs e MEAs) para garantir a consistência das camadas da pilha de células de combustível e suas propriedades
    • Aprimorar o desenvolvimento do processo e a compreensão dos defeitos por meio da análise de volume 3D

    Seus benefícios com a ZEISS

    • Analisar pequenas amostras usando a tecnologia de raios X para garantir a continuidade da camada
    • Analisar as geometrias e o alinhamento da pilha com o sensor de luz de segurança branca confocal sem contato, ZEISS DotScan, em uma ZEISS CMM

Informações adicionais sobre garantia de qualidade para sistemas de células de combustível

  • Medição de uma placa bipolar de célula de combustível: Múltiplas tarefas de medição gerenciadas pela tecnologia de precisão da ZEISS
  • Medição e inspeção sem contato de placas bipolares com o sistema 2 em 1 ZEISS O-INSPECT duo

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