ProdukteEnergie

Brennstoffzellen – Elektrolyseure

Assembly Automation
for SUSTAINABLE
Energy Solutions

Montagelinien und Prüfanlagen für Brennstoffzellen
und Elektrolyseure

Zur Sicherung von nachhaltiger Mobilität und Energieversorgung sind neue 
Energieträger und Stromspeicher-Technologien erforderlich. Der Klimawandel zwingt Politik, Wissenschaft und Industrie zum Umdenken und treibt die Entwicklung innovativer Technologien maßgeblich und nachhaltig voran.

Wasserstoff als Energieträger und Brennstoffzellensysteme als alternative Antriebsformen können den Weg zur Klimaneutralität ebnen.

XENON möchte die Energiewende proaktiv mitgestalten. Als führender Automatisierungsspezialist konzipieren und entwickeln wir Anlagen für die Serienfertigung von Brennstoffzellen- und Elektrolysesystemen.

Dabei greifen wir auf ein umfangreiches Prozess Know-how und ein breites Technologieportfolio zurück und begleiten die gesamte Wertschöpfungskette: von der Komponentenfertigung über die Stack- bis hin zur Systemmontage.  

Wasserstofftechnologie und Stackkomponenten

2 H2O → 2 H2 + O2

So funktioniert´s

Ein Elektrolyseur nutzt elektrische Energie, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Er besteht aus Elektroden, einem Elektrolyten und einem Stromversorgungssystem. Während des Betriebs wird dem Elektrolyseur Wasser zugeführt, und durch die Anwendung von elektrischem Strom werden Wasserstoff- und Sauerstoffionen getrennt. Der Wasserstoff sammelt sich an der Kathode, während sich der Sauerstoff an der Anode bildet.

Folgende Systeme werden unterschieden:

  • PEM: H+
  • Alkali: OH-
  • SOE: O2-
Die PEM-Elektrolyse und die alkalische Elektrolyse sind in industriellem Maßstab verfügbar. Die Technologie der Festoxidelektrolyse befindet sich in einer frühen Entwicklungsphase.

Eine einzelne Elektrolysezelle kann nur eine geringe Menge an Wasserstoff erzeugen, daher werden mehrere Zellen zu einem Stapel zusammengeschaltet. Wenn mehr Leistung benötigt wird, wird auch die Anzahl der Zellen oder Stapel entsprechend erhöht.

Unsere über 30 Jahre gesammelten Erfahrungen mit schnelltaktenden Montageanlagen und wandelbaren Produktionssystemen im neuen Geschäftsfeld einzubringen und bei der Lösung eines der wichtigsten Probleme unserer Zeit mitzuarbeiten, ist eine lohnende Herausforderung.

Dr. Hartmut Freitag
Senior Vice President, XENON Dresden

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  • Spannsystem

    • Zuführen
    • Komprimieren
    • Verspannen/Sichern
    • Verschrauben

  • Medienanschlüsse

    • Montieren
    • Prüfen

  • Endplatten

    • Zuführen
    • Montieren

  • Dichtungen

    • Zuführen
    • Dispensen
    • Drucken
    • Fügen
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Prüfen

  • Bipolarplatte

    • Zuführen
    • Umformen
    • Vereinzeln
    • Spritzguss
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Fügen
    • Prüfen

  • Membran-Elektrodeneinheit (MEA)

    • Zuführen
    • Vereinzeln
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Fügen
    • Prüfen

  • Zelle

    • Zuführen
    • Handhaben
    • Positionieren
    • Stapeln
    • Prüfen

Model: TU Chemnitz - Open Source Stack

Anwendungsfelder

STATIONär
INDUSTRie

  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
  • Energie-und Wärme-Systeme für Eigenheime
  • Industrielle Energieversorgung

MOBIL
Antriebstechnik

  • Personenkraftwagen (PKW)
  • Nutzkraftkraftwagen (NKW)
  • Busse
  • Züge
  • Schiffe

transPORTABel
Energiespeicher

  • Notstromaggregate
  • Schweißgeräte
  • Ladesysteme
  • Energieversorgung von Anlagen und Maschinen

Montage- und Prüfautomation für die gesamte Wertschöpfungskette

Als führender Automationsexperte konzipieren und entwickeln wir Automatisierungslösungen
für die Serienfertigung von Brennstoffzellen- und Elektrolysesystemen.

ElektrolyseurBrennstoffzelle ElektrolyseurBrennstoffzelle ElektrolyseurBrennstoffzelle PEM SOC Systemmontage Stack-Montage KomponentenFertigung

    STACK-Montage

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    Automatisierungsprozesse

    • Zuführen, Positionieren und Stapeln der Zellen
    • Dichtung befestigen
    • Komprimieren und Verspannen des Stapels
    • Medienanschlüsse montieren
    • Prüfung auf Dichtheit
    • EOL-Test

    PEM

    Polymer-Elektrolyt-Membran Elektrolyse verwendet eine dünne Membran aus einem thermoplastischen Kunststoff (Ionomer) als Elektrolyt. Anode und Kathode sind durch diese gasdichte Membran getrennt, nur positive Wasserstoffionen können die Membran passieren. Aufgrund der Ionenwanderung gehört dieses Elektrolyseverfahren zu den sauren Verfahren. Dies macht die Verwendung von Edelmetallen für die Katalysatoren notwendig, um Korrosion zu vermeiden.
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    Die PEM-Elektrolyse weist ein gutes Laständerungsverhalten auf, wodurch sie schnell auf Schwankungen im Energieangebot reagieren und problemlos im Teillastbereich betrieben werden kann. Der Wirkungsgrad liegt derzeit bei etwa 63%, was etwas niedriger ist als bei der alkalischen Elektrolyse. Da die Technologie noch vergleichsweise neu ist, sind die Investitionskosten deutlich höher als bei der alkalischen Elektrolyse. Die Anlagen können jedoch eine Leistung von bis zu 6 Megawatt erreichen.

    Vorteile

    SOC

    Bei der Festoxidelektrolyse wird ein festes keramisches Material als Elektrolyt verwendet, das die beiden Halbzellen trennt. Das Wasser wird den Reaktionskammern in Form von Dampf zugeführt. Diese Art der Elektrolyse befindet sich derzeit im Übergang von der Forschung zur industriellen Anwendung.
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    Vorteile

    Diese Technologie gehört zur Hochtemperaturelektrolyse, wird bei Temperaturen von 600-900 °C betrieben und kann einen sehr hohen Wirkungsgrad von über 80 % erreichen. Die Investitionskosten sind etwa so hoch wie bei der PEM-Elektrolyse. Vor kurzem wurde der größte SOE-Elektrolyseur der Welt mit einer Leistung von 250 kW von unserem strategischen Partner Sunfire in Betrieb genommen.

    Komponentenfertigung

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    AUTOMATISIERUNGSPROZESSE

    • Zuführen und Trennen der Bipolarplatte (BPP) und der Membran-Elektroden-Einheit (MEA)
    • Formung oder Spritzgießen der BPP

    SYSTEMMONTAGE

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    Automatisierungsprozesse

    • Zuführung und Montage von Peripheriekomponenten
    • Systemprüfung

    High-Speed Stapel- und Prüftechnologien für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

    Maximale Geschwindigkeit – maximale Genauigkeit & modulare Anlagenkonzepte – Skalierbarkeit nach Bedarf

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    • Handhaben & Stapeln

      Kamera-geführte Handhabung und hochpräzise Positionierung einzelner Stapellagen innerhalb kurzer Zykluszeiten.

      Kerntechnologien

      • Any Feeder
      • Kartesisches System
      • SCARA-Roboter

    • Trennen & Zuführen

      Automatisierte Zuführung und Vereinzelung von teilweise durchhängenden Stapelkomponenten.

      KERNTECHNOLOGIEN

      • Palettierer
      • Fördertechnik
      • Inspektion und Reinigung

    • Prüfen & Überwachen

      Die lückenlose Rückverfolgbarkeit während des gesamten Prozesses und der EOL-Tests gewährleistet ein Höchstmaß an Qualität und Stack-Leistung.

      KERNTECHNOLOGIEN

      • Optische Inspektion
      • Dichtheitsprüfung
      • Elektrischer Test

    • Komprimieren & Verspannen

      Fixieren und Spannen des Stapels durch gleichmäßige Krafteinwirkung und Montage von Zugstangen oder Gurten.

      KERNTECHNOLOGIEN

      • Kraftüberwachtes Komprimieren
      • Verschrauben

    Switched Image
    Zellenverkleidung ausblenden

    Assembly and test automation for the entire value chain

    COMPONENT PRODUCTION

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    Automation PROCESSES

    • Feeding and separating of the bipolar plate (BPP) and the membrane electrode assembly (MEA)
    • Forming or injection molding of the BPP

    STACK-ASSEMBLY

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    Automation PROCESSES

    • Feeding, positioning and stacking of the cells 
    • Apply gasket
    • Compress and tensioning of the stack
    • Assembling media connections
    • Testing for leaks
    • EOL test

    SYSTEM ASSEMBLY

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    Automation PROCESSES

    • Feeding and assembly of peripheral components
    • System test

    COMPONENT PRODUCTION

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    PROCESSES

    • Feeding and separating of the bipolar plate (BPP) and the membrane electrode assembly (MEA)
    • Forming or injection molding of the BPP

    STACK-ASSEMBLY

    PROCESSES

    • Feeding, positioning and stacking of the cells 
    • Apply gasket
    • Compress and tensioning of the stack
    • Assembling media connections
    • Testing for leaks
    • EOL test

    SYSTEM ASSEMBLY

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    PROCESSES

    • Feeding and assembly of peripheral components
    • System test

    "Wir müssen heute die Weichen dafür stellen, dass Deutschland bei Wasserstofftechnologien die Nummer 1 in der Welt wird."

    Peter Altmaier, Bundesminister für Wirtschaft und Energie

    Unsere Kerntechnologien für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

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    Zuführen

    Linear-Transfer-System, Band Transfer System, SCARA Roboter, 6-Achs Roboter

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    Stapeln

    High-Speed Pick and Place, SCARA Roboter, 6-Achs Roboter, Mehrachsige Gantry-Systeme

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    Prüfen

    Optische Kontrolle (AOI), Qualitätskontrolle, Lecktests, Durchflusstests, Elektrische Tests, EOL-Funktionstests , Kraft-Weg Überwachung

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    Verschrauben

    Kunststoff- und Metallkomponenten

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    Dosieren

    Glue, Sealant, Lacqeur, solder paste, filling compound, chemical bond solvent, 2K material, vacuum dispensing

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    Dosieren

    Glue, Sealant, Lacqeur, solder paste, filling compound, chemical bond solvent, 2K material, vacuum dispensing

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    Komprimieren

    Laser marking, Ink jet marking, Labelling, Thermotransfer printing

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    Verspannen

    Lorem Ipsum

    0
    Realisierte Projekte
    100%
    Lokale Emissionen
    >0%
    Wirkungsgrad

    Mitgliedschaften und Partnerschaften

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      Wir glauben, dass Zusammenarbeit für eine nachhaltigere Zukunft entscheidend ist. Wir arbeiten eng mit einer Vielzahl von Partnern aus Industrie und Forschung zusammen, um innovative Lösungen für die industrielle Produktion von grünem Wasserstoff zu finden, die schneller, effizienter und kostengünstiger sind. Nur durch Kooperation und Bündelung gemeinsamer Ressourcen können wir die Grenzen der Wasserstofftechnologie erweitern und den Fortschritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft beschleunigen.

      • Qualität & Sicherheit

        XENON kann auf jahrelange Erfahrung der Mess- und Prüftechnik zurückgreifen. Dieses Know-how garantiert unseren Kunden perfekte Produkte und zuverlässige Qualitätssicherung und steht an erster Stelle.

      • Komplexität & Präzision

        Eine zentrale Aufgabenstellung ist es, im Zuge von oft schwierigen Montagevorgängen die Bauteilqualität und die Bauteilfunktion zu überprüfen und zu gewährleisten. Wir beherrschen

      • Erfahrung & Innovation

        Erfahrung mit den verschiedenartigsten Bauteilen und umfangreiches Know-how bei den Prozessen die zur Anwendung kommen

      referenzprojekte

      Vollautomatisierte Montage eines Brennstoffzellen-Stacks

      Fuel Cell Stack Assembly Line
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      Fuel Cell Stack Assembly Line
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      Feeding Fuel Cell
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      Handling Fuel Cells
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        Example References (TAL, ICM, ...) Evtl. Slider 

        To Do

        • Verlinkungen zu Referenzen Landingpage (TAL / ICM) (SGü, Ham)
        • Medical Veranstaltungen (Teaser Messen Medical) (SGü)
        • Videoclip TAL (SGü)
        • Bilder Kundenteile (SGü, Ham) 
        • Gesamtlayout und Texte überarbeiten
        • Medcell Informationen? (Pflichtenheft / Eigenschaften)
        • Sicherheit der Produkte und Fertigung
        • Auflistung Qualitätsstandards, QM & Sicherheit (GMP, ...)  
        • Fotos AP (SGü)
        • Innovationsthemen? (V2 - Augmented Reality)
        • Quotes von Kunden? (V2 - Ham) 

        Kundenprodukt

        Brennstoffzellen-Stack

        Anforderungen an die Automatisierung

        • Handling von extrem dünnem Material / biegeschlaffen Bauteilen
        • Hohe Präzision bei der Positionierung des Stapels / der einzelnen Schichten
        • Mechanische Zentrierung dünnwandiger Brennstoffzelle ohne Bruch
        • Automatisiertes Spannen des Stacks im Werkstückträger
        • 100% Qualität und Nachverfolgbarkeit
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        Kontakt

        Ansprechpartner

        Peter Hammer
        Sales Manager

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