ProductsElectronics

Fuel Cells

Assembly Automation
for SUSTAINABLE
Energy Solutions

Assembly lines and test equipment for fuel cells
and electrolysers

A sustainable mobility and power supply depend on new energy sources and carriers. Climate change is forcing politics, science and industry to rethink and is driving the development of innovative technologies to a considerable and sustainable level.

Hydrogen as an energy carrier and fuel cell systems as alternative forms of propulsion can pave the way to climate neutrality.

XENON is committed to proactively shaping the energy transition. As a leading automation specialist, we design and develop automation equipment for the series production of fuel cell and electrolysis systems.

To meet this goal, we rely on an extensive process know-how and a broad technology portfolio and cover the entire value chain: from component manufacturing to stack and system assembly.  

Functions & Stack Components

HOW IT WORKS

A fuel cell converts the chemical reaction energy of the continuously supplied fuel and atmospheric oxygen into electrical energy in a so-called "cold combustion".

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.

Only water, electricity and heat are produced as reaction products, no pollutants such as particles or nitrogen oxides. In the opposite direction (electrolysis), hydrogen can be produced from electricity and water.

A single fuel cell can only produce a small amount of energy, so many of them are connected together in a stack. If more power is required, the number of cells or stacks is also increased accordingly.

Contributing our expertise of more than 30 years in fast-cycle assembly lines and changeable production systems to the new business area and helping to solve one of the most important problems of our time is a rewarding challenge.

Dr. Hartmut Freitag
Senior Vice President, XENON Dresden

Product Image

  • Clamping/Tensioning System

    • Feeding
    • Compress
    • Tensioning/Securing
    • Screwing

  • Connection Valves

    • Assembly
    • Testing

  • End plates

    • Feeding
    • Assembly

  • Gaskets

    • Feeding
    • Dispensing
    • Printing
    • Joining
    • Handling
    • Positioning
    • Testing

  • Bipolar plate

    • Feeding
    • Forming
    • Separating
    • Injection Moulding
    • Handling
    • Positioning
    • Joining
    • Testing

  • Membrane Electrode Assembly (MEA)

    • Feeding
    • Separating
    • Handling
    • Positioning
    • Joining
    • Testing

  • Cell

    • Feeding
    • Handling
    • Positioning
    • Stacking
    • Testing

Model: TU Chemnitz - Open Source Stack

Application fields

MOBILE
DRIVE TECHNOLOGY

  • Passenger cars
  • Commercial vehicles (CMV)
  • Buses
  • Trains
  • Ships

transPORTABLe
ENERGY Storage

  • Emergency power generators
  • Welding equipment
  • Charging systems
  • Power supply for plants and machines

STATIONARY
INDUSTRY supply

  • Uninterruptible Power Supply (UPS)
  • Energy and heat systems for homes
  • Industrial power supply

Assembly and test automation for the entire value chain

Cell components

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Automation PROCESSES

  • Feeding and separating of the bipolar plate and the membrane electrode assembly
  • Forming or injection molding of the bipolar plate

STACK-ASSEMBLY

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Automation PROCESSES

  • Feeding, positioning and stacking of the cells 
  • Apply gasket
  • Compress and tensioning of the stack
  • Assembling media connections
  • Testing for leaks
  • EOL test

SYSTEM ASSEMBLY

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Automation PROCESSES

  • Feeding and assembly of peripheral components
  • System test

COMPONENT PRODUCTION

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PROCESSES

  • Feeding and separating of the bipolar plate (BPP) and the membrane electrode assembly (MEA)
  • Forming or injection molding of the BPP

STACK-ASSEMBLY

PROCESSES

  • Feeding, positioning and stacking of the cells 
  • Apply gasket
  • Compress and tensioning of the stack
  • Assembling media connections
  • Testing for leaks
  • EOL test

SYSTEM ASSEMBLY

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PROCESSES

  • Feeding and assembly of peripheral components
  • System test

"We have to set the course so that Germany becomes the No. 1 in the world in hydrogen technologies"

Peter Altmaier, Federal Minister for Economic Affairs and Energy

Our key technologies for fuel cells and electrolyzers

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Feeding

Linear-Transfer-System, Band Transfer System, SCARA Robots, 6-axis robots

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Stacking

SCARA robots, 6-axis robots, Multi-axis gantry systems, High-speed pick and place systems

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Testing

Vision control (AOI), Quality control, Leak tests, Flow-rate tests, Electrical tests, End-of-line tests, Force and distance measurement

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Screwing

Plastic and metalic components

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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

We are a member of the Innovation Cluster HZwo e.V.

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In the saxon innovation cluster Hzwo, companies and research institutes from Saxony are working together in the field of fuel cells and green hydrogen.

New products and manufacturing processes are designed and developed in joint projects. The entire value chain is addressed, from material selection and series production to the practical application of the stacks.

  • 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

Reference Projects

Fully automated assembly of a fuel cell stack

Fuel Cell Stack Assembly Line

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) 

Customer product

Fuel cell stack

Automation requirements

  • Handling of extremely thin material / flexible components
  • High precision in positioning the stack / individual layers
  • Mechanical centering of thin-walled fuel cells without rupture
  • Automated clamping/tensioning of the stack in the carrier
  • 100% quality and traceability
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for fuel cells and electrolyzers?
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+49 351 40209-100

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Dr. Hartmut Freitag
Senior Vice President

Benjamin Reichelt
Project Manager Innovation

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