Entwicklung besserer Wasserstofftechnologie: Herausforderungen bei der manuellen Montage von Brennstoffzellen durch Automatisierung bewältigen

Dezember 10, 2025 | Jules Lam, M.Eng

Wasserstoff gewinnt in der Transport- und Energiebranche zunehmend an Bedeutung. Brennstoffzellen treiben Elektrofahrzeuge (EVs) mit großer Reichweite an. Elektrolyseure unterstützen die Netzstabilisierung und die industrielle Dekarbonisierung. Stationäre Brennstoffzellen liefern Notstrom für kritische Infrastrukturen.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) könnte die Produktion von emissionsarmem Wasserstoff bis 2030 38 Millionen Tonnen erreichen, davon 27 Millionen Tonnen durch Elektrolyse. Dies bedeutet eine deutliche Skalierung gegenüber dem heutigen Stand, angetrieben durch staatliche Förderprogramme, kleine modulare Reaktoren (SMRs) und ambitionierte Netto-Null-Ziele.

Trotz dieses prognostizierten Wachstums setzen viele Hersteller von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren weiterhin auf manuelle Montageprozesse – was Qualitätsrisiken mit sich bringt, den Durchsatz begrenzt und die Markteinführung verlangsamt.

Verborgene Engpässe in der manuellen Montage von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren

Manuelle Montageverfahren erscheinen möglicherweise vertrauter oder kostengünstiger, führen jedoch zu Variabilität und begrenzen die Skalierbarkeit, insbesondere bei steigenden Produktionsvolumen. Zu den häufigsten Herausforderungen gehören:

Ein manuell aufgebauter Stack kann visuell optisch einwandfrei wirken, doch geringfügige Fehlausrichtungen werden oft erst bei der Endprüfung erkannt. Ohne automatisierte Inspektion und standardisierte Montageprozesse besteht das Risiko, Einheiten zu produzieren, die Qualitätsanforderungen nicht erfüllen – was zu kostspieliger Nacharbeit, Ausschuss und geringerer Produktzuverlässigkeit führt.

Wie Automatisierungsexpertise Herausforderungen in der Montage von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren löst

Beseitigung von Unstimmigkeiten bei der Stapelung von Platten und Membranen

Die manuelle Stapelung führt häufig zu Fehljustierungen und unzuverlässiger Leistung. Dies beeinträchtigt die Effizienz und Lebensdauer von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Automatisierte Stapelsysteme gewährleisten eine gleichbleibende Kraft und exakte Ausrichtung, während präzise Robotik eine reproduzierbare Positionierung empfindlicher Komponenten sicherstellt. Integrierte Bildverarbeitungssysteme überprüfen die Ausrichtung während des Prozesses und erkennen Fehler vor der Endmontage – für konsistente Produkte, weniger Nacharbeit und höhere Ausbeuten.

Einführung von Qualitätskontrollen während des Prozesses

Bei manueller Montage bleiben Qualitätsprobleme häufig bis zur Endprüfung unentdeckt. Dann ist es oft zu spät, um sie ohne Ausschuss zu beheben. Automatisierung ermöglicht eine Qualitätskontrolle in Echtzeit durch integrierte visuelle Inspektion, die Oberflächenfehler, Verunreinigungen oder Schäden erkennt. Messsysteme erfassen Maße und Toleranzen, während Dichtheitsprüfungen und Presskraftüberwachung in den Montageprozess integriert sind. Diese Funktionen reduzieren Ausschuss und verbessern die Rückverfolgbarkeit.

Modernisierung von Materialien und Messtechnik für langfristige Zuverlässigkeit

Viele Hersteller im Frühstadium verwenden kostengünstige Materialien oder veraltete Anlagen. Dies kann den Durchsatz und die Gesamtleistung beeinträchtigen. Mit einem erfahrenen Automatisierungspartner können moderne Alternativen – wie Edelstahlleitungen, aktuelle Durchflussmesser und Drucksensoren – eingesetzt werden. Korrosionsbeständige Materialien gewährleisten den sicheren Umgang mit deionisiertem Wasser und Wasserstoff, während wartungsfreundliche und langlebige Systeme die Lebensdauer verlängern.

Bereitstellung kundenspezifischer Werkzeuge für leckagefreie Prüfungen

Da sich Designs stark unterscheiden, bieten Standardanschlüsse oft keine sicheren und reproduzierbaren Verbindungen. Individuelle Adapterplatten und Schnellverbindungssysteme können für jedes Produkt entwickelt werden. Federbelastete Prüfstifte sorgen für zuverlässigen elektrischen Kontakt, während robuste Dichtungssysteme Wasserstofflecks verhindern. Diese Lösungen ermöglichen schnellere Einrichtung, sichereren Betrieb und präzisere Testergebnisse.

Integration von Sicherheit in jeden Prozessschritt

Manuelle Systeme verfügen häufig nicht über ausreichende Sicherheitsmechanismen, insbesondere bei frühen oder laborbasierten Anlagen. Automatisierung integriert Sicherheit konsequent – von Not-Aus-Systemen bis hin zu sicherheitsgerichteten Schaltungen, die bei Fehlern Gaszufuhr oder Strom abschalten. Sichere Verkabelung und geschützte Gehäuse gewährleisten die Einhaltung industrieller Sicherheitsstandards und schützen Bedienpersonal und Anlagen.

Auslegung für Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit

Manuelle Prozesse eignen sich für Prototypen, lassen sich jedoch nicht skalieren. Wachsende Nachfrage erfordert Systeme, die mit den Anforderungen mitwachsen. Modulare automatisierte Lösungen können über mehrere Linien oder Standorte hinweg repliziert werden. Skalierbare Steuerungssysteme ermöglichen Fernüberwachung und vorausschauende Wartung. Mit globaler Unterstützung lassen sich Produkte schneller auf den Markt bringen und gleichbleibende Qualität sicherstellen.

Nutzung branchenübergreifender Expertise

Viele Wasserstoffhersteller verfügen noch nicht über umfassende Erfahrung in automatisierter Fertigung. Ingenieurwissen schließt diese Lücke, indem bewährte Verfahren aus verwandten Branchen wie Pharma, EV-Batterien und Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden. Automatisierungsteams unterstützen beim Design for Manufacturability (DFM) und definieren Qualitätsziele für jeden Prozessschritt. Frühe Entwicklungsphasen profitieren von Machbarkeitsstudien und Pilotanlagen, die Risiken reduzieren.

Praxisbeispiel: Brennstoffzellentests erfolgreich skalieren

Ein führender Hersteller von Batterienergiespeichersystemen (BESS) in Südkorea stand vor einer großen Herausforderung: Die Messtechnik seines Brennstoffzellen-Testsystems war veraltet. Viele Komponenten waren nicht mehr wartbar, was ein hohes Risiko für Stillstandzeiten und Produktionsverzögerungen darstellte.
Beim Übergang von der Musterfertigung zur Kleinserienproduktion war eine Lösung erforderlich, die strenge Sicherheits- und Qualitätsanforderungen erfüllt und gleichzeitig skalierbar ist.

Erfahren Sie in der vollständigen Fallstudie, wie ATS Industrial Automation dem Hersteller dabei geholfen hat, Anlagen schnell zu modernisieren und die Produktion zu skalieren.

Warum der richtige Automatisierungspartner entscheidend ist

Mit steigender Nachfrage nach alternativen Energien benötigen Hersteller spezialisierte Lösungen. Ein erfahrener Partner mit Verständnis für technische und sicherheitsrelevante Anforderungen ist daher essenziell.
Während manuelle Montage weiterhin eine Herausforderung darstellt, sind Unternehmen, die frühzeitig in Automatisierung investieren, besser positioniert, um den wachsenden globalen Bedarf zu decken.

Mit langjähriger Erfahrung in der Energiebranche bietet ATS Automatisierungsvorbereitung-Services zur Definition von Qualitätsstandards sowie globale Unterstützung und Engineering-Kompetenz, um skalierbare Lösungen umzusetzen.

Jedes Projekt ist einzigartig. Teilen Sie uns Ihre Herausforderungen mit – wir zeigen Ihnen, wie Automatisierung Ihr Projekt termingerecht zum Erfolg führt.

Brennstoffzellen und Elektrolyseure: Eine symbiotische Beziehung

Es gibt zwei Seiten der Wasserstoff-Energiekette. Elektrolyseure nutzen Strom – idealerweise aus erneuerbaren Quellen –, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Wasserstoff wird in Brennstoffzellen genutzt, um saubere Energie zu erzeugen. Gemeinsam ermöglichen diese Technologien eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Elektrofahrzeuge, Energiespeicherung im Netz, Notstromsysteme und industrielle Energielösungen. Diese komplementären Rollen sind wesentliche Bestandteile der sich entwickelnden Wasserstoffspeicherwirtschaft.

Weitere Ressourcen

Jules Lam, M.Eng

Group Lead, Software Engineering

ATS Industrial Automation

Jules Lam ist Experte für Tests und Messungen und verfügt über mehr als 22 Jahre Erfahrung in der Softwareentwicklung. Er entwickelt für verschiedene Branchen Testlösungen für Herausforderungen in den Bereichen Datenerfassung, Signalverarbeitung, Buskommunikation, Zeitsynchronisation und Systemsteuerung.