Technologie de dosage pour la fabrication de piles à combustible et d’électrolyseurs

ViscoTec accompagne les fabricants avec des solutions de dosage de haute précision permettant de répondre à ces exigences en toute fiabilité. Grâce à leur conception modulaire, les systèmes assurent une alimentation matière précise et une intégration fluide dans les lignes de production automatisées. Ils garantissent ainsi des processus stables, des résultats de dosage reproductibles et une production en série rentable.

Les piles à combustible comptent parmi les technologies clés de la transition énergétique. Ces convertisseurs électrochimiques à haut rendement sont aujourd’hui utilisés aussi bien dans les systèmes stationnaires de production d’énergie et de chaleur que dans les applications mobiles des secteurs ferroviaire, des véhicules utilitaires, de l’automobile ainsi que de l’aéronautique et du spatial.

Les applications mobiles imposent des exigences particulièrement élevées aux composants utilisés. Les contraintes mécaniques, les conditions d’exploitation exigeantes et les cycles fréquents de démarrage et d’arrêt nécessitent une qualité de processus et de produit durablement élevée. Pour répondre à ces exigences, les fabricants ont besoin de procédés de fabrication combinant une précision maximale, une excellente répétabilité et un haut niveau d’automatisation.

Application de cordons de collage et d’étanchéité

L’application uniforme et répétable des adhésifs et matériaux d’étanchéité est essentielle au bon fonctionnement, aux performances et à la durée de vie des piles à combustible. De nombreuses technologies de dosage atteignent leurs limites lorsqu’il s’agit de traiter des géométries complexes, par exemple sur des plaques bipolaires, ou des matériaux fortement chargés et abrasifs.

L’une des principales applications dans la fabrication des piles à combustible est le dosage de cordons de collage et d’étanchéité définis avec précision. Parmi les matériaux utilisés figurent notamment des pâtes de brasage au verre à forte teneur en charges et contenant des particules de verre abrasives. Ces matériaux imposent des exigences élevées à la technologie de dosage :

• Très fortes viscosités
• Densités élevées des matériaux
• Potentiel abrasif important
• Application répétable du matériau d’étanchéité
• Géométrie constante du cordon sur toute la longueur d’application

Les pompes de dosage ViscoTec sont spécialement conçues pour répondre à ces conditions d’utilisation exigeantes. Grâce à un convoyage à faible cisaillement, à des matériaux résistants à l’usure et à des rotors céramiques disponibles en option, elles garantissent un dosage précis et stable sur le long terme.

L’application est réalisée sans pulsation et avec une excellente répétabilité, assurant ainsi une qualité d’étanchéité constante. Cela contribue directement à la fiabilité de fonctionnement et à la longévité de la pile à combustible.

Pour optimiser davantage le procédé, des systèmes de préparation matière peuvent être intégrés. Des fonctions telles que l’agitation, la recirculation ou le dégazage sous vide garantissent une qualité de matériau constante et empêchent efficacement la sédimentation des charges. Le résultat : des processus stables, des résultats de dosage reproductibles et une grande sécurité de production, y compris dans les environnements de fabrication automatisés à haut volume.

Revêtement continu des membranes (fabrication des MEA)

Outre les opérations de collage et d’étanchéité, la technologie de dosage est également utilisée pour la fabrication des ensembles membrane-électrodes (MEA), le cœur fonctionnel de nombreuses piles à combustible.

Lors des procédés de production continus, des pâtes catalytiques destinées à l’anode et à la cathode sont appliquées uniformément sur des membranes échangeuses de protons (PEM). La maîtrise précise de la quantité déposée est essentielle pour garantir les performances et la qualité de la pile à combustible finale.

À l’aide de buses à fente, les pâtes catalytiques de faible à moyenne viscosité peuvent être déposées uniformément avec une largeur de revêtement constante. Le dosage volumétrique garantit une qualité de couche reproductible et constitue la base de performances constantes du MEA.

Comme le débit de dosage peut être synchronisé avec la vitesse du robot, la qualité du revêtement et l’épaisseur de couche restent constantes même en cas de variation de la vitesse du procédé. Des temps de nettoyage réduits, des changements de matériaux flexibles et une grande fiabilité des procédés rendent ces systèmes particulièrement adaptés à une production industrielle continue.

Solutions système pour différents matériaux et exigences de procédé

ViscoTec propose des solutions complètes et modulaires couvrant l’ensemble du flux matière, depuis l’alimentation et la préparation du matériau jusqu’à son application de haute précision.

Les systèmes sont configurés en fonction de l’application et adaptés aux propriétés spécifiques du matériau afin de préserver ses caractéristiques tout au long du procédé. Des systèmes complémentaires de préparation matière, tels que des unités d’agitation, de recirculation ou de dégazage sous vide, garantissent une qualité matière constante.

En outre, différents matériaux de rotor et de stator sont disponibles afin d’adapter parfaitement le système de dosage aux exigences de chaque application. Cela permet d’augmenter la durée de vie des composants, de réduire les opérations de maintenance et d’améliorer durablement la fiabilité du procédé.

Il en résulte une solution de dosage globale pour les procédés de fabrication exigeants, parfaitement adaptée aux besoins de chaque application.

Conclusion

L’avenir des piles à combustible et des électrolyseurs dépend de procédés de fabrication efficaces et fiables, largement automatisés. Une technologie de dosage de haute précision permet le traitement reproductible de matériaux exigeants et contribue de manière décisive à la qualité, aux performances et à la rentabilité des systèmes.

Grâce à sa vaste expérience applicative et à ses solutions de dosage modulaires, ViscoTec accompagne les industriels dans la montée en cadence sécurisée de leurs processus de production et dans leur réussite à long terme.