燃料电池系统的质量保证
蔡司电动汽车解决方案

质量保证
燃料电池系统

通过检测和质量数据提供可靠部件

燃料电池系统质量管理

燃料电池系统质量管理

准确检测单个电池组件

每个燃料电池堆都由双极板(BPP)和膜电极组件(MEA)组成,其中每个电池都是串联连接的,因此对整个系统的质量至关重要。为确保符合严格的要求,必须对其涂层、潜在的表面缺陷(包括污染)和焊缝进行检查。

蔡司解决方案有助于满足燃料电池系统生产整个价值链的质量要求。硬件和软件协同工作,生成清晰的部件相关报告。

全面覆盖燃料电池系统应用

由于燃料电池系统提供电力传动系统所需的全部能量,因此所有系统部件都必须按照最高标准生产,以便能够可靠地供应。从双极板和膜电极组件到附加的外围部件,您始终可以使用蔡司产品组合进行详细检测。点击下方链接,了解我们为燃料电池系统应用提供的专用质量保证解决方案。

双极板

双极板

电池质量检测

一个电池堆中通常有一百多个独立的燃料电池。高效发电取决于每个电池的质量保证。双极板具有机械稳定性,可确保介质流动以及串联中相邻电池之间的电气连接。

膜电极组件

膜电极组件

膜和电极检测

膜电极组件(MEA)中的化学反应是电池堆中电能的来源。两个电极分别位于MEA的两侧,内装相关催化剂。这些电极应用于膜(CCM)的两侧或各自的气体扩散层(CCL)。

外围部件

外围部件

部件质量检测

除燃料电池堆外,该系统还涉及许多其他部件。用于化学反应的氢气通过管道系统输送。氧气从环境空气中获取,并通过泵、过滤器、水分离器等设备进行处理。燃料电池系统的效率取决于部件的高质量。

每个制造步骤的蔡司电动汽车解决方案

燃料电池系统蓝线

  • 微结构形成与单极板切割
    质量关卡1:

    微结构形成与单极板切割

    二维和三维几何

    挑战

    • 需要保持气体和冷却剂在专门设计的微结构中畅通无阻地流动
    • 必须检测到飞边形成等退化现象,以保证质量
    • 必须确保外轮廓、凹槽和几何元件的尺寸精度,以保证电池堆对齐

    蔡司为您带来的优势

    • 在配备旋转探头的蔡司三坐标测量机上使用蔡司DotScan传感器进行色度白光测量
    • 利用蔡司Axio Imager 2光学显微镜进行深度三维抛光显微图像成像
    • 利用蔡司O-INSPECT进行光学轮廓测量,为板材连接和堆叠做好理想准备
  • 极板涂层
    质量关卡2:

    极板涂层

    涂层检测和缺陷检查

    挑战

    • 极板涂层是防腐蚀的关键,必须对裂缝、气泡和其他缺陷进行分析
    • 双极板上的薄钢层存在表面缺陷的风险,可能会影响效率或导致整体故障

    蔡司为您带来的优势

    • 利用蔡司Axio Imager显微镜的图像进行光学检测和层厚测量
    • 利用蔡司O-INSPECT duo进行高分辨率自动成像和评估
    • 利用蔡司Smartproof 5宽场共聚焦显微镜对涂层板粗糙度和形貌进行纳米级量化
  • 焊接至双极板
    质量关卡3:

    焊接至双极板

    焊接检测和三维几何

    挑战

    • 单板和总高度的横向对齐对正常运行至关重要
    • 确保气体和冷却剂流动畅通无阻,符合电池堆叠公差要求,并提高燃料电池效率
    • 双极板由两块单半板焊接而成,焊缝对导电性和机械稳定性至关重要

    蔡司为您带来的优势

    • 在蔡司三坐标测量机上使用蔡司DotScan传感器捕捉双面三维结构
    • 无损三维扫描,用于评估三维几何形状,包括横向对齐和厚度偏差
    • 来自蔡司METROTOM 1500 CT或蔡司Xradia Versa 620 X射线显微镜的详细而准确的高分辨率三维数据
  • 层的涂层和切割
    质量关卡4:

    层的涂层和切割

    裂缝形成和二维几何

    挑战

    • 必须对超薄电极层涂层的裂缝、气泡、颗粒污染和不均匀性进行分析
    • 各层的位置和方向影响燃料电池的能量转换效率
    • 必须对单层进行二维几何分析,以确定边缘和凹槽的尺寸
    • 需要毫无缺陷的MEA才能充分发挥性能

    蔡司为您带来的优势

    • 利用蔡司Axio Imager光学显微镜和扫描电子显微镜(如蔡司GeminiSEM)进行裂缝分析
    • 确定凹槽尺寸和位置,以及相对于参考边缘的涂层裕量
    • 利用蔡司O-INSPECT中的光学边缘检测技术和内置背光,可轻松测量这些特性
    • 利用蔡司O-INSPECT duo进行图像采集和缺陷检测
  • MEA堆叠
    质量关卡5:

    MEA堆叠

    层分析、体积分析和技术清洁度

    挑战

    • 避免污染,确保燃料电池的功能、质量和使用寿命
    • 通过测试样品切片确保MEA层和特性的一致性
    • 用于工艺开发和了解缺陷的三维体积分析
    • 全面检查所有MEA的涂层缺陷,避免性能下降

    蔡司为您带来的优势

    • 用蔡司Axio Zoom V.16显微镜识别颗粒,用电子显微镜分析,用蔡司软件处理
    • 捕捉> 5 μm的颗粒的大小、形状、数量、成分、来源和金属含量
    • 利用蔡司Axio Imager分析层的连续性和厚度
    • 利用蔡司Xradia 620 Versa X射线显微镜及其两级放大功能进行无损三维体积采集
  • 最终燃料电池堆叠
    质量关卡6:

    最终燃料电池堆叠

    层分析和体积分析

    挑战

    • 监控堆叠的燃料电池(BPP和MEA),确保燃料电池堆层及其特性的一致性
    • 通过三维体积分析加强工艺开发和对缺陷的了解

    蔡司为您带来的优势

    • 使用X射线技术分析小型样品,确保层的连续性
    • 在蔡司三坐标测量机上使用蔡司DotScan非接触式共聚焦白光传感器来分析电池堆的几何形状和对齐情况

对燃料电池系统质量保证的更多见解

  • 燃料电池双极板的测量:利用精密的蔡司技术完成多种测量任务
  • 利用蔡司O-INSPECT duo二合一系统对双极板进行测量和非接触检测

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