?卡門哈斯激光：激光在氫燃料電池的妙用

 

 

在本屆年會的電堆與雙極板專場，于建兵發表了“氫燃料電池激光應用”的主題演講。他詳細介紹了激光在氫燃料電池碳紙、雙極板等方面的應用，以及卡門哈斯激光企業發展的核心競爭力。

 

激光加工助力氫燃料電池產業發展

 

于建兵表示，激光加工在氫燃料電池核心零部件的生產制造過程中可以起到重要作用。目前，卡門哈斯激光已在氣體滲透膜（碳紙）切割，石墨雙極板雕刻，不銹鋼、鈦合金雙極板焊接，不銹鋼、鈦合金雙極板表面（涂層）處理，質子交換膜打孔等項目上進行了測試。

 

在激光切割碳紙方面，卡門哈斯激光經過調研發現，目前大部分企業采用500-1000W連續單模激光器對碳紙進行切割。然而使用連續激光器熱量大，材料氣化不充分，容易有碳紙熔融物殘留，致使切面邊緣硬度上升。這種方式切割出來的碳紙，在后期與催化膜壓合過程中會損傷催化膜。從而導致電堆企業并不信任激光切割，更趨向于使用刀模切割碳紙。

 

針對這種情況，卡門哈斯激光重新制定了切割方案，他們發現使用短脈寬脈沖激光器或者綠光激光器進行測試，可以將邊緣材料瞬間氣化，也就不會導致切面邊緣硬度上升，可幫助電堆企業消除對激光切割的誤解。

 

在石墨雙極板加工方面，目前主要的加工方法是機械銑削或高溫熱壓成型，這樣加工難度很高，而且機械銑削易碎，加工速度較慢。卡門哈斯激光認為，激光雕刻替代機械銑削，可以彌補以上加工缺點，同時減少了機器數量和人工成本。

 

在金屬雙極板焊接方面，激光焊接可替代密封墊圈。一般采用14um芯徑單模連續1000W激光器加CNC/振鏡聯動系統的方案，因連續激光器熱量偏大，功率響應速度較慢，在短距離（<1mm）焊接應用中，很難實現快速緩降來消除縮孔；同時，采用上下兩層不銹鋼板焊穿的方式，在焊接完成后熔池收縮會產生較大形變；而且無法實現焊接打標一機多用。

 

卡門哈斯激光推出的YLPN納秒脈沖激光器，因納秒脈沖激光器焊接熱量小，功率響應速度快，在短距離（<1mm）焊接應用熔深可控，可以避免材料擊穿泄露和金屬表面氧化變性，實現平整焊接表面的效果。

 

在復合材料雙極板表面（涂層）處理方面，因其主要加工方式為注塑和焙燒，生產技術難度較高。使用激光表面熱處理，可以實現涂層改性。目前卡門哈斯激光的YLPN激光器，可實現金屬表面多種涂層的改性，在改變導電性、增加附著強度的同時保持材料不變形。

 

提供激光光學系統一站式解決方案

 

卡門哈斯激光科技(蘇州)有限公司成立于2016年2月，是一家激光光學元器件及激光光學系統解決方案集研發、生產、檢驗、應用測試、銷售于一體的國家高新技術企業。公司擁有一支專業和富有實際工業激光應用經驗的激光光學研發和技術團隊，是國內外少數具備從激光光學元器件到激光光學系統垂直整合的專業智造商。

 

目前卡門哈斯激光積極布局新能源汽車領域，包括氫燃料電池、動力電池、扁線電機激光市場化應用，為客戶提供激光光學系統一站式解決方案。主營產品包括：激光掃描焊接系統、激光掃描清洗系統、激光切割系統、激光標刻系統、激光深雕系統和大幅面3D動態激光掃描系統。

 

于建兵介紹，卡門哈斯激光旨在將激光工藝的優勢和新能源行業的產品制程工藝結合起來，發揮激光工藝的優勢同時推動產品的制造工藝進一步提高。目前已實現對金屬雙極板表面清洗每秒1000mm²的清洗效率，同時保證產品不變形；其金屬雙極板焊接效率可達到每秒500mm，厚度T=0.1mm (sus316L) ，焊接有效熔深0.1<t<0.2mm，焊接表面寬度A<=0.25mm；薄膜切割可以實現200x400幅面的一次性切割，切割一致性大于95%，激光聚焦≤30um。

 

下一步，卡門哈斯激光計劃在石墨雙極板激光雕刻、金屬雙極板低凸起激光焊接和大幅面動態激光切割系統對薄膜切割上進一步提升工藝。卡門哈斯激光希望通過與氫燃料電池產業鏈相關的激光設備集成商合作，一起探討激光加工解決方案，幫助企業達到降本增效的目的。