Herstellung von Bipolarplatten: Warum Brennstoffzelleningenieure das chemische Ätzen in Betracht ziehen sollten

Traditionelle Herstellung von Bipolarplatten

Bipolarplatten, eine Schlüsselkomponente einer Brennstoffzelle, werden traditionell aus Graphit hergestellt, einem extrem teuren und sehr durchlässigen Material. Zahlreiche Materialien wurden als Alternativen geprüft, und aufgrund der Nachfrage nach preisgünstigen, relativ einfach herzustellenden und haltbaren Materialien werden metallische Bipolarplatten immer beliebter.

Rostfreier Stahl beispielsweise weist eine Reihe von Eigenschaften auf, die ihn ideal für bipolare Brennstoffzellenplatten machen. Dazu gehören seine inhärente Festigkeit, chemische Stabilität, niedrige Kosten und die relativ einfache Massenproduktion.

Stanzen und Hydroforming von Bipolarplatten

Brennstoffzellen werden durch das Stapeln präziser und komplexer Platten hergestellt. Diese Platten verfügen über aufwändige Rillen oder Kanäle, die den Durchfluss von Flüssigkeiten und Gasen ermöglichen. Die Herstellung dieser Platten kann auf verschiedene Weisen erfolgen, darunter CNC-Bearbeitung, Hydroforming und Stanzen, wobei die jeweiligen Verfahren in Frage stehen.

Beispielsweise beeinträchtigen sowohl das Stanzen als auch das Hydroforming die Planarität (Ebenheit) und führen Spannungen und Grate ein. Die Herstellung von Werkzeugen kann auch langsam, teuer und unwirtschaftlich sein, insbesondere in der Forschungs- und Entwicklungsphase.

Vorteile des chemischen Ätzens metallischer Bipolarplatten

Das photochemische Ätzverfahren bietet den Herstellern erhebliche Vorteile bei der Herstellung metallischer Bipolarplatten für Brennstoffzellen.

Kostengünstige Werkzeuge

Erstens, und das ist das Wichtigste, erfordert das Ätzen keine harten Werkzeuge, da die Verwendung digitaler Werkzeuge kostengünstig in der Herstellung und Anpassung ist und daher eine Optimierung der Designs zu minimalen Kosten ermöglicht.

Liefergeschwindigkeit

Dieses Verfahren ermöglicht eine rasche Umstellung von Prototypen auf Großserien, bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten in Bezug auf Teilekomplexität, erzeugt grat- und spannungsfreie Komponenten (was insbesondere bei Brennstoffzellenplatten wichtig ist, da Unebenheiten die Stapelhaftung beeinträchtigen können), hat keinen negativen Einfluss auf die Materialeigenschaften, eignet sich für alle Arten von Stählen und erreicht eine Genauigkeit von ±0,020 mm. All dies wird innerhalb von Tagen, nicht Monaten, realisiert.

Komplexität des Strömungsfeldes

Beim chemischen Ätzen wird das Metall gleichzeitig entfernt, so dass komplexe Kanäle oder Strömungsfelder auf beiden Seiten der Bipolarplatte gleichzeitig geätzt werden können.

Dank dieser Vielseitigkeit haben Designer die Möglichkeit, die Größe und Form der Kanäle zu variieren und Verteiler, Kollektoren und Anschlüsse ohne zusätzliche Kosten zu integrieren.

Geeignete Bipolarplattenmetalle

Precision Micro fertigt Bipolarplatten in der Regel aus rostfreiem Stahl 316L in Plattengrößen von bis zu 1500 mm x 600 mm, doch können die Platten auch aus Metallen wie Aluminium oder Titan gefertigt werden, um ein geringeres Gewicht und eine bessere Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.

Zusammenfassung

Die Kombination aus der Vielseitigkeit des photochemischen Ätzverfahrens und den 60 Jahren Erfahrung von Precision Micro im Bereich Ätzen macht es zu einer überzeugenden Option für die Herstellung von Bipolarplatten. Dieses Verfahren beseitigt die Hindernisse, die für Designingenieure mit herkömmlichen Technologien verbunden sind.