Bei Brennstoffzellen sind die Katalysatorschichten dünn, leitfähig und empfindlich gegenüber Temperaturänderungen. Schon ein heißer Punkt oder eine ungleichmäßige Erwärmung können dazu führen, dass sich die Morphologie des Katalysators verändert. Dadurch steigt der Kontaktwiderstand – und die Leistung der Brennstoffzelle sinkt drastisch. Es ist daher notwendig, einen Trocknungsprozess zu verwenden, der wie eine Lithografiebehandlung funktioniert: reproduzierbar, gleichmäßig und sauber.
Was technisch wichtig ist:
Wir haben die Katalysatortrocknungsanlage so konzipiert, dass sie Infrarotstrahlung nutzt, die auf das Absorptionsspektrum des Katalysatorpigments sowie des Bindemittels abgestimmt ist. Dadurch kommt es zu einer schnellen, gleichmäßigen Erwärmung – ohne dass die Unterlage überhitzt wird. Die Temperaturgleichmäßigkeit auf der Waferoberfläche liegt bei ±0,1°C innerhalb der aktiven Zone. Die Reproduzierbarkeit der Einstellungen liegt bei ±0,5°C von Charge zu Charge. Der Strahler verwendet eine Quarz-Halogen-Geometrie mit präziser Steuerung der Glühfäden – dadurch bleibt die Leistung über 5.000 Stunden hinweg stabil, mit weniger als 5% Leistungsverlust. Das System ist für Reinräume der Klasse 1–100 geeignet. Jede Heizzone ist so konzipiert, dass keine Partikel an der Prozessgrenze entstehen.
Warum es in der Praxis funktioniert:
Bei der Herstellung von Brennstoffzellen befindet sich der Katalysator auf dünnen Untergründen sowie Metallbipolplatte. Dabei variieren die Wärmebedingungen stark, und Verformungen sind ein ernsthaftes Problem. Die Infrarotenergie erwärmt den Katalysator direkt, nicht die umliegenden Komponenten. Dadurch wird die Trocknungszeit verkürzt, der Energieverbrauch gesenkt und die Kontrolle über die Porenstruktur sowie die Verteilung des Katalysators verbessert. Die gleiche Präzision, die beim Trocknen von Fotolacken verwendet wird, schützt nun auch die Aktivität des Katalysators: vorhersehbare Erwärmungsprofile, kontrollierte Einweichzeiten sowie konstante Qualität von Produkt zu Produkt. Der Energieverbrauch sinkt, da der Strahler nur die gewünschte Stelle erwärmt. Zudem wird die Betriebszeit erhöht, da der Antrieb eine 24/7-Operation ermöglicht, bei der die Erwärmungs- und Abkühlvorgänge kontrolliert werden.
Die Details, auf die Sie achten müssen:
Die Infrarottrocknung erfordert eine klare Sichtlinie zwischen Strahler und Substrat. Daher ist es wichtig, dass die Geometrie des Strahlers sowie die Positionierung der Substrate konstant bleiben. Die Leistung des Strahlers hängt von der Spannungsstabilität ab – beste Ergebnisse erzielen Sie, wenn die Versorgungsspannung innerhalb von ±1% reguliert wird. Die Installation ist einfach, doch bei der Integration muss man auf die thermische Belastung der umliegenden Komponenten sowie auf die erforderlichen Entlüftungswege achten. Legen Sie die benötigten Anschlüsse und Abmessungen fest, damit Austauscharbeiten innerhalb des geplanten Wartungsfensters stattfinden können.