​卡门哈斯激光：激光在氢燃料电池的妙用

 

 

在本届年会的电堆与双极板专场，于建兵发表了“氢燃料电池激光应用”的主题演讲。他详细介绍了激光在氢燃料电池碳纸、双极板等方面的应用，以及卡门哈斯激光企业发展的核心竞争力。

 

激光加工助力氢燃料电池产业发展

 

于建兵表示，激光加工在氢燃料电池核心零部件的生产制造过程中可以起到重要作用。目前，卡门哈斯激光已在气体渗透膜（碳纸）切割，石墨双极板雕刻，不锈钢、钛合金双极板焊接，不锈钢、钛合金双极板表面（涂层）处理，质子交换膜打孔等项目上进行了测试。

 

在激光切割碳纸方面，卡门哈斯激光经过调研发现，目前大部分企业采用500-1000W连续单模激光器对碳纸进行切割。然而使用连续激光器热量大，材料气化不充分，容易有碳纸熔融物残留，致使切面边缘硬度上升。这种方式切割出来的碳纸，在后期与催化膜压合过程中会损伤催化膜。从而导致电堆企业并不信任激光切割，更趋向于使用刀模切割碳纸。

 

针对这种情况，卡门哈斯激光重新制定了切割方案，他们发现使用短脉宽脉冲激光器或者绿光激光器进行测试，可以将边缘材料瞬间气化，也就不会导致切面边缘硬度上升，可帮助电堆企业消除对激光切割的误解。

 

在石墨双极板加工方面，目前主要的加工方法是机械铣削或高温热压成型，这样加工难度很高，而且机械铣削易碎，加工速度较慢。卡门哈斯激光认为，激光雕刻替代机械铣削，可以弥补以上加工缺点，同时减少了机器数量和人工成本。

 

在金属双极板焊接方面，激光焊接可替代密封垫圈。一般采用14um芯径单模连续1000W激光器加CNC/振镜联动系统的方案，因连续激光器热量偏大，功率响应速度较慢，在短距离（<1mm）焊接应用中，很难实现快速缓降来消除缩孔；同时，采用上下两层不锈钢板焊穿的方式，在焊接完成后熔池收缩会产生较大形变；而且无法实现焊接打标一机多用。

 

卡门哈斯激光推出的YLPN纳秒脉冲激光器，因纳秒脉冲激光器焊接热量小，功率响应速度快，在短距离（<1mm）焊接应用熔深可控，可以避免材料击穿泄露和金属表面氧化变性，实现平整焊接表面的效果。

 

在复合材料双极板表面（涂层）处理方面，因其主要加工方式为注塑和焙烧，生产技术难度较高。使用激光表面热处理，可以实现涂层改性。目前卡门哈斯激光的YLPN激光器，可实现金属表面多种涂层的改性，在改变导电性、增加附着强度的同时保持材料不变形。

 

提供激光光学系统一站式解决方案

 

卡门哈斯激光科技(苏州)有限公司成立于2016年2月，是一家激光光学元器件及激光光学系统解决方案集研发、生产、检验、应用测试、销售于一体的国家高新技术企业。公司拥有一支专业和富有实际工业激光应用经验的激光光学研发和技术团队，是国内外少数具备从激光光学元器件到激光光学系统垂直整合的专业智造商。

 

目前卡门哈斯激光积极布局新能源汽车领域，包括氢燃料电池、动力电池、扁线电机激光市场化应用，为客户提供激光光学系统一站式解决方案。主营产品包括：激光扫描焊接系统、激光扫描清洗系统、激光切割系统、激光标刻系统、激光深雕系统和大幅面3D动态激光扫描系统。

 

于建兵介绍，卡门哈斯激光旨在将激光工艺的优势和新能源行业的产品制程工艺结合起来，发挥激光工艺的优势同时推动产品的制造工艺进一步提高。目前已实现对金属双极板表面清洗每秒1000mm²的清洗效率，同时保证产品不变形；其金属双极板焊接效率可达到每秒500mm，厚度T=0.1mm (sus316L) ，焊接有效熔深0.1<t<0.2mm，焊接表面宽度A<=0.25mm；薄膜切割可以实现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，卡门哈斯激光计划在石墨双极板激光雕刻、金属双极板低凸起激光焊接和大幅面动态激光切割系统对薄膜切割上进一步提升工艺。卡门哈斯激光希望通过与氢燃料电池产业链相关的激光设备集成商合作，一起探讨激光加工解决方案，帮助企业达到降本增效的目的。