Glass sealing materials and laser joining process development for fuel cell stack manufacturing

摘要

Die Brennstoffzelle nimmt zunehmend eine Schlüsselposition in der Energieversorgung der Zukunft ein. In der Zentralabteilung Technologie des Forschungszentrums Julich werden Verfahren und Fertigungskonzepte zur Herstellung stationärer und mobiler Brennstoffzellen-Stacks auf Basis der Werkstoffentwicklungen der beteiligten Forschungsinstitute entwickelt. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei der Einsatz selbstentwickelter Ciaslote als Füge- und Isolationsmedium. Die Verwendung von Ciasloten ist bisher auf die Ofentechnik mit kleinen Aufheiz- und Abkühlraten beschränkt. Die Potenziale des Lasers als flexibles Werkzeug für die Fertigung und Reparatur von Brennstoffzellen- Stacks sollen im Rahmen einer Forschungsstudie evaluiert werden. Die hohe Leistungsdichte der Laserstrahlung induziert Aufheizraten, die die Eigenschaften der Ciaslote und ihre Wechselwirkung mit metallischen Werkstoffen signifikant beeinflussen. Erste Untersuchungsergebnisse zu Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Laserstrahlquellen als Fügewerkzeug in der Brennstoffzellenfertigung werden dargestellt und ihre anwendungsbezoge-nen Eigenschaften erläutert.%The fuel cell is increasingly a key position in energy supply of the future. In the Central Technology Division of the Forschungszentrum Jiilich technology and manufacturing process concepts are developed for the production of stationary and mobile fuel cell stacks based on the material development of the participating research institutes. Of crucial importance is the use of self developed glass solders as joining and insulation medium. The use of soldering materials has been limited to the furnace technology with small heating and cooling rates. The potential of the laser as a flexible tool for the manufacture and repair of fuel cell stacks invention are to be evaluated as part of a research study. The high power density of laser radiation-induced heating rates influence the properties of the glass solders and their interaction significantly with metallic materials. First results on applications of different laser sources as joining tool in production of fuel cell invention are shown and explained their application-related properties.