Brennstoffzellen

Assembly Automation
for SUSTAINABLE
Energy Solutions

Montagelinien und Prüfanlagen für Brennstoffzellen
und Elektrolyseure

 

Zur Sicherung von nachhaltiger Mobilität und Energieversorgung sind neue 
Energieträger und Stromspeicher-Technologien erforderlich. Der Klimawandel zwingt Politik, Wissenschaft und Industrie zum Umdenken und treibt die Entwicklung innovativer Technologien maßgeblich und nachhaltig voran.

Wasserstoff als Energieträger und Brennstoffzellensysteme als alternative Antriebsformen können den Weg zur Klimaneutralität ebnen.

XENON möchte die Energiewende proaktiv mitgestalten. Als führender Automatisierungsspezialist konzipieren und entwickeln wir Anlagen für die Serienfertigung von Brennstoffzellen- und Elektrolysesystemen.

Dabei greifen wir auf ein umfangreiches Prozess Know-how und ein breites Technologieportfolio zurück und begleiten die gesamte Wertschöpfungskette: von der Komponentenfertigung über die Stack- bis hin zur Systemmontage.  

Funktionen & Stackkomponenten

Funktionsweise

Bei der Brennstoffzelle wird in einer sogenannten „kalten Verbrennung“ die chemische Reaktionsenergie des kontinuierlich zugeführten Brennstoffs und Luftsauerstoffs in elektrische Energie umgewandelt.

2 H2 + O2 2 H2O

Der Brennstoffzellenstack besteht aus einer beliebigen Anzahl einzelner, in Serie verschalteter Brennstoffzellen und ermöglicht somit skalierbare Leistungsbereiche

Ein funktionsfähiger Stack besteht neben der Einzelzellen aus Endplatten, Stromkollektoren, Verteilerplatte und Überwachungseinheit. In der Praxis existieren mehrere Möglichkeiten, Brennstoffzellenstacks zu verspannen. Beispielsweise werden Spannbänder oder Zugstäbe verwendet.

Die einzelnen PEM-Brennstoffzellen werden in einem Brennstoffzellenstack in Serie verschaltet. Der Stack sowie weitere elektrische, mechanische und thermische Komponenten werden zu einem Brennstoffzellensystem assembliert. Je nach Systemdesign variiert die Anzahl und Dimensionierung verschalteter Brennstoffzellen innerhalb eines Stacks und damit die zugehörige Ausgestaltung der Leistungsdaten der Peripheriekomponenten.

Unsere Produktionsanlagen für Brennstoffzellen Stacks basieren auf getakteten Prozessen. Um die Materialbereitstellung zu ermöglichen, werden Teilfertigungen der Einzelkomponenten zu Montageprozessen. Bipolarplatten, sowohl aus Edelstahl als auch graphenbasiert und MEAs (membrane electrode assemblys) werden zunächst montiert und anschließend an die Linie geliefert. Die CCM (Catalyst-Coated-Membrane), die GDL (Gas-Diffusion-Layer) und das Sub-Gasket als Bestandteile der MEA werden z. B. als Rollenmaterial verarbeitet, ausgerichtet und montiert.

Zeitoptimiertes Bauteilhandling ermöglicht uns in 1 Hz-Technik (jede Sekunde eine Zelle stapeln) die Bauteile aus dem Speicher zu entnehmen, in Taktzeit optisch auf Qualität und Sauberkeit zu prüfen und anschließend zu stapeln und verpressen. So werden pro Anlage bis zu 50.000 Stacks jährlich gefertigt. Dabei werden pro Stack ca. 400 Zellen gestapelt.

Als Reaktionsprodukte entstehen nur Wasser, Strom und Wärme, keinerlei Schadstoffe wie Partikel oder Stickoxide. In umgekehrter Richtung (Elektrolyse) lässt sich aus elektrischen Strom und Wasser, Wasserstoff erzeugen.

Weil eine einzelne Brennstoffzelle nur wenig Energie erzeugen kann, werden viele davon in einem Stapel (englisch „Stack“) verbunden. Bei einem höherem Leistungsbedarf wird die Anzahl der Zellen bzw. Stacks entsprechend erhöht.

Unsere über 30 Jahre gesammelten Erfahrungen mit schnelltaktenden Montageanlagen und wandelbaren Produktionssystemen im neuen Geschäftsfeld einzubringen und bei der Lösung eines der wichtigsten Probleme unserer Zeit mitzuarbeiten, ist eine lohnende Herausforderung.

Dr. Hartmut Freitag
Senior Vice President, XENON Dresden

Product Image
  • Spannsystem

    • Zuführen
    • Komprimieren
    • Verspannen/Sichern
    • Verschrauben

  • Medienanschlüsse

    • Montieren
    • Prüfen

  • Endplatten

    • Zuführen
    • Montieren

  • Dichtungen

    • Zuführen
    • Dispensen
    • Drucken
    • Fügen
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Prüfen

  • Bipolarplatte

    • Zuführen
    • Umformen
    • Vereinzeln
    • Spritzguss
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Fügen
    • Prüfen

  • Membran-Elektrodeneinheit (MEA)

    • Zuführen
    • Vereinzeln
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Fügen
    • Prüfen

  • Zelle

    • Zuführen
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Stapeln
    • Prüfen

Modell: TU Chemnitz - Open Source Stack

Anwendungsfelder

Mobil
Antriebstechnik

  • Personenkraftwagen (PKW)
  • Nutzkraftkraftwagen (NKW)
  • Busse
  • Züge
  • Schiffe

Transportabel
Energiespeicher

  • Notstromaggregate
  • Schweißgeräte
  • Ladesysteme
  • Energieversorgung von Anlagen und Maschinen

Stationär
Industrie

  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
  • Energie-und Wärme-Systeme für Eigenheime
  • Industrielle Energieversorgung

Montage- und Prüfautomation für die gesamte Wertschöpfungskette

Komponentenfertigung

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Automationsprozesse

  • Zuführen und Vereinzeln der Bipolarplatte (BPP) und Membran-Elektroden-Einheit (MEA)
  • Umformen oder Spritzgießen der BPP

STACK-MONTAGE

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Automationsprozesse

  • Zuführen, Positionieren und Stapeln der Zellen 
  • Dichtung aufbringen
  • Stack komprimieren und verspannen
  • Medienanschlüsse montieren
  • Dichtheit prüfen
  • EOL-Test

Systemmontage

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Automationsprozesse

  • Zuführen und Montage der peripheren Komponenten
  • Systemtest

Komponentenfertigung

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prozesse

  • Zuführen und Vereinzeln der Bipolarplatte (BPP) und Membran-Elektroden-Einheit (MEA)
  • Umformen oder Spritzgießen der BPP

STACK-MONTAGE

Prozesse

  • Zuführen, Positionieren und Stapeln der Zellen 
  • Dichtung aufbringen
  • Stack komprimieren und verspannen
  • Medienanschlüsse montieren
  • Dichtheit prüfen
  • EOL-Test

Systemmontage

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prozesse

  • Zuführen und Montage der peripheren Komponenten
  • Systemtest

"Wir müssen heute die Weichen dafür stellen, dass Deutschland bei Wasserstofftechnologien die Nummer 1 in der Welt wird."

Peter Altmaier, Bundesminister für Wirtschaft und Energie

Unsere Kerntechnologien für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

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Zuführen

Linear-Transfer-System, Band Transfer System, SCARA Roboter, 6-Achs Roboter

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Stapeln

High-Speed Pick and Place, SCARA Roboter, 6-Achs Roboter, Mehrachsige Gantry-Systeme

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Prüfen

Optische Kontrolle (AOI), Qualitätskontrolle, Lecktests, Durchflusstests, Elektrische Tests, EOL-Funktionstests , Kraft-Weg Überwachung

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Verschrauben

Kunststoff- und Metallkomponenten

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Dosieren

Glue, Sealant, Lacqeur, solder paste, filling compound, chemical bond solvent, 2K material, vacuum dispensing

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Dosieren

Glue, Sealant, Lacqeur, solder paste, filling compound, chemical bond solvent, 2K material, vacuum dispensing

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Komprimieren

Laser marking, Ink jet marking, Labelling, Thermotransfer printing

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Verspannen

Lorem Ipsum

0
Realisierte Projekte
100%
Lokale Emissionen
>0%
Wirkungsgrad

Wir sind Mitglied im Innovationscluster HZwo e.V.

Im sächsischen Innovationscluster HZwo agieren Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Sachsen rund um den Bereich Brennstoffzelle und grüner Wasserstoff.

In gemeinsamen Projekten werden neue Produkte und Fertigungsverfahren konzipiert und entwickelt. Dabei wird die gesamte Wertschöpfungskette, von der Materialauswahl über die Serienfertigung bis zum praktischen Anwendungsfall der Stacks, adressiert.

  • Qualität & Sicherheit

    XENON kann auf jahrelange Erfahrung der Mess- und Prüftechnik zurückgreifen. Dieses Know-how garantiert unseren Kunden perfekte Produkte und zuverlässige Qualitätssicherung und steht an erster Stelle.

  • Komplexität & Präzision

    Eine zentrale Aufgabenstellung ist es, im Zuge von oft schwierigen Montagevorgängen die Bauteilqualität und die Bauteilfunktion zu überprüfen und zu gewährleisten. Wir beherrschen

  • Erfahrung & Innovation

    Erfahrung mit den verschiedenartigsten Bauteilen und umfangreiches Know-how bei den Prozessen die zur Anwendung kommen

Referenzprojekte

Vollautomatisierte Montage eines Brennstoffzellen-Stacks


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Example References (TAL, ICM, ...) Evtl. Slider 

To Do

  • Verlinkungen zu Referenzen Landingpage (TAL / ICM) (SGü, Ham)
  • Medical Veranstaltungen (Teaser Messen Medical) (SGü)
  • Videoclip TAL (SGü)
  • Bilder Kundenteile (SGü, Ham) 
  • Gesamtlayout und Texte überarbeiten
  • Medcell Informationen? (Pflichtenheft / Eigenschaften)
  • Sicherheit der Produkte und Fertigung
  • Auflistung Qualitätsstandards, QM & Sicherheit (GMP, ...)  
  • Fotos AP (SGü)
  • Innovationsthemen? (V2 - Augmented Reality)
  • Quotes von Kunden? (V2 - Ham) 

Kundenprodukt

Brennstoffzellen-Stack

Anforderungen an die Automatisierung

  • Handling von extrem dünnem Material / biegeschlaffen Bauteilen
  • Hohe Präzision bei der Positionierung des Stapels / der einzelnen Schichten
  • Mechanische Zentrierung dünnwandiger Brennstoffzelle ohne Bruch
  • Automatisiertes Spannen des Stacks im Werkstückträger
  • 100% Qualität und Nachverfolgbarkeit
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für Brennstoffzellen und Elektrolyseure erfahren?
Rufen Sie uns einfach an.

+49 351 40209-100

Kontakt

Ansprechpartner

Dr. Hartmut Freitag
Senior Vice President

Benjamin Reichelt

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