POWER & ENERGY

Von Wasser zu Strom

Qualitätskontrolle in der Bipolarplatten-Herstellung
Von Wasser zu Strom

Wasserstoff, das leichteste und am häufigsten vorkommende chemische Element, ist für den Weg in eine nachhaltige Energiezukunft von entscheidender Bedeutung. Mithilfe erneuerbarer Energien produziert, dient Wasserstoff als „sauberer“ Brennstoff, der bei seiner Verbrennung lediglich Wasserdampf freisetzt. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen entstehen damit deutlich weniger Treibhausgasemissionen. Durch die hohe Energiedichte und die Vielseitigkeit eignet sich Wasserstoff für diverse Anwendungen.

Zu den vielversprechendsten Schlüsseltechnologien der Wasserstofferzeugung und -nutzung gehören Elektrolyseure und Brennstoffzellen. Elektrolyseure spalten Wasser mithilfe von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff, während Brennstoffzellen den Wasserstoff wieder in Elektrizität umwandeln – eine saubere und effiziente Energiequelle für die E-Mobilität und die stationäre Energieerzeugung.  

Nahaufnahme eines ZEISS O-INSPECT duo Geräts, das ein Metallteil auf seiner Messplattform prüft.

Umfassende Analysen für maximale Leistung
Bipolarplatten sind wesentliche Bestandteile von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen. Bei der Konstruktion von Bipolarplatten geht es vor allem darum, eine innovative Struktur zu entwickeln, die die verfügbare Oberfläche maximiert und damit die Leistungsdichte innerhalb der vorhandenen Fläche erhöht. Die wichtigsten Merkmale von Bipolarplatten sind elektrische Leitfähigkeit, effiziente Gasverteilung, mechanische Stabilität gegenüber hohen Belastungen und Temperaturwechseln sowie Korrosionsbeständigkeit.

Maßhaltigkeit von Dicke, Breite, Länge, Strömungs- und Verteilerkanalgeometrie sowie – da Wasserstoff sehr flüchtig ist – Defekte in der Dichtfläche sind von entscheidender Bedeutung. Schon kleinste Ungenauigkeiten können sowohl das Stapeln der Zellen als auch den Wirkungsgrad des gesamten Stapels, der aus bis zu mehreren Hundert Einzelzellen besteht, empfindlich beeinträchtigen. Damit wirken sich die Eigenschaften der Platten unmittelbar auf die Leistung und Lebensdauer des gesamten Systems aus. Genau deshalb ist eine sorgfältige Qualitätskontrolle unerlässlich.

ZEISS bietet individuell abgestimmte Hardware- und Softwarelösungen, zum Beispiel ZEISS PRISMO mit DotScan, für die berührungslose hochpräzise Messung von Strömungsfeldkanälen und ihrer Geometrie. Die ATOS Technologie ermöglicht die vollflächige Messung und Inspektion der Strömungskanäle und -öffnungen für eine optimale Fluidverteilung. Mit ZEISS O-INSPECT duo, Messsystem und Mikroskop in einem, werden die Qualität und Fläche der Dichtungen beurteilt sowie Bipolarplatten und Membrane auf Defekte geprüft. Darüber hinaus analysieren ZEISS Mikroskopielösungen wie ZEISS EVO die Werkstoffe und deren Mikrostrukturen. Mit der ZEISS Software werden alle Daten ausgewertet, damit sichergestellt ist, dass die Bipolarplatten die Leistungsstandards erfüllen.

Herstellung bipolarer Platten

Skalierung der Bipolarplattenproduktion

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Herausforderung der Skalierbarkeit
Die Nachfrage nach Schlüsseltechnologien für Elektrolyseure und Brennstoffzellen wächst rasant, weshalb die Industrie ihre Produktionskapazitäten ausweiten muss. Von Anfang an erfordert der Weg von der Forschung und Entwicklung bis zur Marktreife eine prozessbegleitende Qualitätssicherung, die in der späteren Serienproduktion umso wichtiger ist. Denn die Qualitätskontrolle der Bauteile und Materialien ist entscheidend für eine gleichbleibende Qualität in Großserien und für effiziente und langlebige Systeme.

Angesichts des anhaltenden Wachstums des H2-Sektors ist die Bewältigung dieser Herausforderungen entscheidend für den Ausbau der Produktion von Elektrolyseuren und die Erweiterung der Anwendungsbereiche. Zuverlässige messtechnische Verfahren tragen zur Effizienzsteigerung in der Produktion bei und leisten damit letztlich einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung sauberer Technologien.

Wasserstofftechnologie in Gasturbinen

Treibstoff für die Zukunft

Auf dem Weg in eine nachhaltige Energiezukunft spielt Wasserstoff eine vielversprechende Rolle in der Gasturbinentechnologie. Erfahren Sie mehr über die Herausforderungen der H2-Kompatibilität und die Gewährleistung von Qualität und Zuverlässigkeit bei der Turbinenherstellung.