Волоконный лазер способствует выходу водородной энергии на путь практического применения 

Волоконный лазер способствует выходу водородной энергии на путь практического применения

Глобальный спрос на силовые системы с нулевым уровнем выбросов становится все более urgentным. Будь то инженерная техника, коммерческие автомобили, легковой транспорт, поезда, суда или даже самолеты будущего — все они требуют надежных решений на основе топливных элементов. В этом контексте компания EKPO Fuel Cell Technologies с помощью волоконных лазеров MRJ-Laser создает высокоэффективные производственные линии, способствуя преобразованию в сфере мобильности. EKPO, расположенная в Деттингене-на-Эрме (Германия), была создана совместно двумя мировыми поставщиками автомобильных компонентов — ElringKlinger и OPmobility. Компания стремится предоставлять решения для топливных элементов, способствующие трансформации мобильности и устойчивому энергоснабжению, с целью стать эталонным предприятием в全球топливной индустрии.

Точная сварка: ключевая задача в производстве топливных элементов

Ключом к достижению этой цели является технология сварки. Арно Байер, руководитель направления сварочных технологий в отделе промышленного инжиниринга EKPO, объясняет, что биполярные пластины играют ключевую роль в каждом топливном элементе: они отвечают за соединение, распределение, электропроводность и отвод тепла. Биполярные пластины состоят из двух металлических листов толщиной всего от 75 до 100 микрометров, которые должны быть прочно сварены вместе, с циркулирующей между ними охлаждающей жидкостью. Байер, указывая на многочисленные штампованные канальные структуры с обеих сторон биполярной пластины, говорит: «С одной стороны каналы пропускают водород, с другой — воздух, то есть кислород, необходимый для реакции. Биполярная пластина объединяет в себе множество технологических ноу-хау и одновременно является стандартизированным продуктом массового производства, поскольку каждый топливный элемент требует до 400 пластин». В этом и заключается challenge: сварочный процесс должен гарантировать, что каждый сварной шов каждой биполярной пластины является абсолютно герметичным и обладает исключительно высокой точностью. Если даже одна биполярная пластина даст течь, весь аккумуляторный блок, и даже весь топливный элемент, выйдут из строя.

Технологический прорыв: волоконный лазер обеспечивает высокоэффективную и прецизионную сварку

EKPO требовался лазер, способный выполнять сверхточную сварку, обеспечивать герметичность и обладать очень высокой скоростью сварки. Ширина сварного шва составляет 0,1 мм, глубина — около 0,15 мм; общая длина сварного шва на одной биполярной пластине составляет около трех метров. На заводе в Деттингене лазеру ежегодно необходимо сваривать приблизительно 12 000 километров швов, что сопоставимо с морским расстоянием от Гамбурга до Нью-Йорка и обратно. Байер заявляет: «В глобальном масштабе только одномодовые волоконные лазеры могут соответствовать этому требованию. Поэтому мы в конечном итоге выбрали волоконный лазер MRJ-Laser, оценив его превосходное качество луча в сочетании с надежностью процесса».

После успешного завершения многочисленных испытаний лазерной сварки и разработки инновационной системы фиксации и обработки для биполярных пластин, компания EKPO построила высокоэффективную производственную линию: с помощью лазерного луча два металлических листа биполярной пластины свариваются в герметичную целостную структуру. После сварки биполярные пластины проходят строгие испытания на электропроводность и герметичность, и после прохождения контроля они направляются на этап сборки в стопки для практического применения в преобразовании мобильности.

С выполнением годовой задачи по сварке протяженностью 12 000 км, EKPO не только обеспечивает герметичность каждой биполярной пластины, но и способствует общему процессу перехода на транспорт с нулевым уровнем выбросов, устанавливая новые технические стандарты для развития глобальной индустрии топливных элементов.