精密焊接:燃料電池制造的關鍵挑戰
實現這一目標的關鍵在于焊接技術。
EKPO 公司的工業工程部焊接技術負責人 Arno Bayer 解釋說,雙極板在每個燃料電池中都發揮著關鍵作用:它們負責連接、分配、導電和散熱。雙極板由兩層厚度僅75至100微米的金屬片組成,必須牢固地焊接在一起,中間流動有冷卻液。Bayer 指著雙極板兩側沖壓成型的大量流道結構表示:
一側流道通過氫氣,另一側則是空氣,即反應所需的氧氣。雙極板集眾多技術訣竅于一身,同時又是標準化的大批量產品,因為每個燃料電池需要多達400片雙極板。
—— Arno Bayer, EKPO 公司的工業工程部焊接技術負責人
這正是挑戰所在:焊接工藝必須確保每一片雙極板的焊縫都達到絕對氣密,同時又具有很高精度。哪怕只有一片雙極板發生泄漏,整個電池堆乃至整個燃料電池都將無法工作。

氫氣和氧氣正在雙極板的微細流道中流動
技術突破:光纖激光器實現高效精密焊接
EKPO 需要一種能夠實現超精細焊接、確保氣密性并且具備很高焊接速度的激光器。焊縫寬度為0.1毫米,深度約為0.15毫米;每片雙極板上的焊縫總長度約為三米。在德廷根工廠內,激光器每年需要焊接約12,000公里的焊縫,相當于漢堡往返紐約的海運里程。
在全球范圍內,唯有單模光纖激光器能夠勝任這一要求。因此我們最終選擇了 TruFiber 激光器,看中其將出色光束質量與工藝安全性結合一體的特點。
—— Arno Bayer, EKPO 公司的工業工程部焊接技術負責人

Arno Baye(左)對通快的光纖激光器深信不疑。這款激光器能夠滿足 EKPO 公司的嚴苛要求:實現了超精細焊接、確保了氣密性并且具備很高焊接速度
在成功完成多輪激光焊接試驗,并為雙極板開發出一套創新的夾持與操作系統后, EKPO 公司建設了一條高效生產線:利用激光束將雙極板的兩層金屬片焊接成為氣密的一體化結構。焊接后的雙極板經過嚴格的導電性與氣密性測試,合格后便可進入堆疊工序,投入到交通出行轉型的實際應用中。
隨著年產12000公里焊接任務的完成, EKPO 不僅確保了每一片雙極板的氣密性,更推動了整個零排放交通轉型的進程,為全球燃料電池行業發展樹立了新的技術榜樣。



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