Effizienz in der Brennstoffzellenherstellung

SOFCs werden je nach Anforderungen an die Brennstoffzelle aus verschiedenen Materialien gefertigt. Sie bestehen jedoch immer aus einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyt in einer versiegelten Zelle. In vielen Fällen und insbesondere bei flachen SOFCs ist eine effektive Methode zur Abdichtung der Brennstoffzellen das Siebdrucklötverfahren. Dieses automatisierte Verfahren stellt sicher, dass das Lötmaterial nur dort aufgetragen wird, wo es benötigt wird.

Höganäs steht SOFC-Herstellern zur Seite, die bislang nicht aufgrund der Technologie sondern aufgrund der Lotpaste selbst mit dem Prozess zu kämpfen hatten. Die in der Vergangenheit verwendeten Materialien haben nicht die notwendige Konsistenz und Robustheit geboten, um diesen Prozess so effizient wie möglich zu machen. Gemeinsam mit den Herstellern hat Höganäs daher eine bessere Alternative erarbeitet.

Mehr als Metall

Die Qualität und Effektivität einer Lotpaste hängt nicht nur vom verwendeten Hartlotpulver ab. Beide SOFC-Kunden von Höganäs hatten zuvor Schwierigkeiten, eine Paste mit der erforderlichen Leistungsfähigkeit zu finden, obwohl die Grundmetalle gebräuchlich und weithin verfügbar sind. Höganäs analysierte die Problemstellungen der Kunden, die sich hauptsächlich auf die Konsistenz und Haltbarkeit der Pasten bezogen, und stellte Testproben zur Verfügung, um zu sehen, ob Verbesserungen möglich sind.

Nach der Testphase stellten die Kunden fest, dass die Lotpasten von Höganäs robuster, einfacher aufzutragen und einheitlicher bei der Beschichtung der erforderlichen Bereiche waren. Darüber hinaus beträgt die Haltbarkeit der Pasten oft mindestens ein Jahr im Gegensatz zur deutlich kürzeren Lagerzeit der Konkurrenzprodukte.

„Wir haben einem unserer Kunden eine BrazeLet Ni9P-9003 Probe zur Verfügung gestellt. Hierbei handelt es sich um eine Hartlotpaste auf Nickelbasis“, berichtet Lisa Kjellén, Director of Brazing Development bei Höganäs. „Das Hauptproblem war, eine einheitliche Auftragung zu erzielen. Die Applikation der bisherigen Paste musste häufig überprüft und angepasst werden, da der Siebdruckprozess die Fügeflächen nicht immer gleichmäßig abdeckte. In der Praxis bedeutete das, die Produktion zu verlangsamen oder zu stoppen, die Applikation manuell zu korrigieren und die Produktion wieder aufzunehmen. Als sie unsere Lösung ausprobierten, erfolgte die Applikation in allen Fällen wie gewünscht und die Produktion konnte ohne Unterbrechungen weiterlaufen.“

Der Grund für diesen Unterschied ist, dass Höganäs weniger Inhaltsstoffe verwendet und Produkte ausgiebig testet, oft gemeinsam mit bestehenden und potenziellen Kunden. Beim Siebdrucklöten sind Konsistenz und Robustheit wesentliche Eigenschaften, denn die Verbindungen und Dichtungen, für die der Lötprozess sorgt, entscheiden über die Leistung der Brennstoffzelle.

Ein iterativer Prozess

Keine Siebdruckanwendung gleicht der anderen und SOFCs haben spezifische Anforderungen, die erfüllt werden müssen. Nicht immer erweist sich ein Standardprodukt als ideale Lösung. Daher sind Tests und Optimierungen wesentliche Bestandteile auf dem Weg zu einer optimalen Paste. Während dieses iterativen Prozesses mit jedem der SOFC-Kunden kam es für Höganäs darauf an, genau zuzuhören und die Herausforderungen zu verstehen. Denn nur so war es möglich, die ideale Lösung anzubieten.

Es ist auch von Vorteil, wenn die Tests schnell und effizient durchgeführt werden können. Dank der Unternehmengröße und der Verfügbarkeit mehrerer Customer Development Center ist dies immer möglich.

„Die Zusammenarbeit mit dem Höganäs-Team war äußerst erfolgreich und rundum eine positive Erfahrung“, erklärt ein Kunde für SOFC-Lotpasten. „Die Entwicklung der neuen Paste war einfach und hat sich für uns sehr gut bewährt.“

Für einen Hersteller kann der Wechsel der Lotpaste kompliziert sein, da er einen neuen Abnahmeprozess erfordert. Aber die bei den Tests beobachteten Vorteile gleichen diesen kurzfristigen Nachteil aus. Zu den Vorteilen der Siebdruck-Hartlotpasten von Höganäs gehören eine höhere Ausbeute nach dem Löten, weniger Undichtigkeiten nach dem Löten, ein stabiler und effizienter Druckprozess, die längere Haltbarkeit der Hartlotpaste, eine schnelle Bemusterung und ein hervorragendes, globales Support-Netzwerk.

BrazeLet^® Lotpasten für SOFC