Die in der Produktion notwendigen Prozessschritte – Beschichten, Schneiden, Zusammenfügen der einzelnen Lagen und Stapeln – werden dadurch automatisiert. Die Komplettlösungen für die Brennstoffzellen-Fertigung sind nach Angaben des Schwäbisch Haller Familienkonzerns ab sofort weltweit verfügbar.
Die Vorteile von Brennstoffzellen kommen insbesondere bei Fahrzeugen zum Tragen, die über längere Zeit mit wenig Pausen eingesetzt werden, zum Beispiel bei LKW, autonomen Transportsystemen und Flurförderzeugen in großen Logistikzentren. Mit der breiteren Anwendung wächst Optima zufolge der Bedarf an zu produzierenden Brennstoffzellen und damit die Anforderung an die Produktionsgeschwindigkeit. Gleichzeitig ist eine umfassende Automatisierung des Herstellprozesses erforderlich, um die Produktionskosten zu senken.
Höhere Produktionsgeschwindigkeit erforderlich
Das Herz der Brennstoffzelle ist die Membran-Elektroden-Anordnung, kurz MEA. Diese wird von Wasserstoff und Sauerstoff durchströmt, die in der MEA miteinander reagieren. So entsteht elektrochemisch der für den Antrieb nötige elektrische Strom. Eine MEA besteht im Wesentlichen aus einer ionenleitenden Elektrolytmembran mit jeweils einer Katalysatorschicht auf Anoden- und Kathodenseite (Catalyst Coated Membrane, CCM) sowie den Gasdiffusionslagen (Gas Diffusion Layers, GDLs). Diese Schichten werden als Rollenware beim Brennstoffzellen- bzw. MEA-Hersteller angeliefert oder selbst hergestellt. Dort müssen sie in der gewünschten Größe ausgeschnitten, zusammengefügt und fixiert werden.
Mehrere Jahre Entwicklungsarbeit
„Wir freuen uns, dass wir nach mehreren Jahren Entwicklungszeit trotz hoher Einstiegshürden passende Maschinenlösungen für alle bei der Herstellung von MEAs anfallenden Prozessschritte anbieten können“, sagt Jürgen Bareiß, Leiter des Geschäftsbereichs Optima Life Science, in dem die Fertigungstechnologien für Brennstoffzellen entwickelt wurden. In Zusammenarbeit mit der Coatema Coating Machinery GmbH sind Gesamtlösungen möglich, die das Abwickeln, Beschichten und Schneiden der GDLs sowie die Zusammenfügung von GDL und CCM zur fertigen MEA umfassen.
Maschinenlösung fürs Stapeln folgt Ende 2021
Beim Stapeln der fertigen MEAs zum sogenannten Brennstoffzellen-Stack befinde man sich in den letzten Zügen der Entwicklung. Bis Ende des Jahres ist auch diese Maschinenlösung marktreif. „Dies war vor allem durch Synergieeffekte in der breit aufgestellten Optima Unternehmensgruppe, Mut zur Innovation und die bereits vorhandenen Technologien sowie das Know-how in der Bahnverarbeitung möglich“, erklärt Bareiß. Technologien, die bislang für Herstell- und Verpackungsprozesse in der Medizintechnik-, Konsumgüter- oder Papierhygiene-Industrie genutzt wurden, erwiesen sich als äußerst wertvoll.
Markt mit großem Wachstumspotenzial
„Anders als bei Lithium-Ionen-Batterien könnten deutsche Unternehmen durchaus technologisch führend bei der Brennstoffzellenentwicklung und -herstellung werden“, sagt Werner Volk, Leiter neue Anwendungen/Konzepte bei Optima Life Science, der die Entwicklungen federführend vorangetrieben hat. Auch international könne das global tätige Unternehmen Optima den Produzenten, die an einer Kapazitätssteigerung interessiert sind, Maschinenlösungen sowie den nötigen Support anbieten. Wer von der getakteten, stückbasierten Fertigung auf kontinuierliche Prozesse mit höheren Leistungen umsteigen will, findet in Optima den richtigen Partner, so Volk.
