Technologie de dosage pour la fabrication de piles à combustible

Application automatisée d'adhésifs et de pâtes d'étanchéité - une seule technologie pour une large gamme d'applications de dosage

ViscoTec s’occupe de différentes applications dans le processus de fabrication d’une pile à combustible, comme le collage et l’étanchéité. Des essais de dosage approfondis ont été réalisés pour obtenir des connexions particulièrement performantes. Le résultat : des connexions fiables pour des piles particulièrement durables et un montage facile, tout cela associé à une technologie de production simple.

La technologie des piles à combustible a le potentiel de remplacer les batteries, les générateurs et les groupes électrogènes de secours dans de nombreuses applications. Pourtant, le nom est légèrement trompeur. En effet, ces centrales électriques silencieuses, respectueuses de l’environnement et en même temps très efficaces, n’ont rien à voir avec ce que l’on pourrait associer au mot « combustible » en matière de production d’énergie, comme le mazout, le charbon ou d’autres combustibles fossiles.

Toutes les piles à combustible ne sont pas identiques

Dosieranwendung Brennstoffzelle ViscoTec

Exemple d’application de la technologie de dosage

Les piles à combustible contemporaines fonctionnent au gaz naturel, à l’hydrogène et au méthanol et n’émettent aucun gaz toxique. Elles peuvent être utilisées comme convertisseurs d’énergie stationnaires pour fournir de l’énergie primaire dans les systèmes de chauffage de grands bâtiments tels que des supermarchés, des immeubles, mais aussi des quartiers entiers, voire des régions entières, ou encore dans de grandes installations industrielles. Pour des applications mobiles, par exemple comme source d’énergie pour les trains, les bus, les tramways, les avions, les sous-marins, les voitures électriques ou même les ordinateurs portables et les appareils électroniques encore plus petits.

Les piles à combustible mobiles doivent être beaucoup plus stables que les piles stationnaires. Dans les véhicules, par exemple, elles doivent résister aux nids de poule, aux variations de température saisonnières et à une grande variété de styles de conduite des automobilistes. Elles ont également beaucoup plus de cycles de démarrage et d’arrêt que les piles à combustible stationnaires qui fonctionnent en continu.

Afin de pouvoir fabriquer des piles à combustible en série de manière économique, la technologie d’assemblage doit être adaptée en conséquence : pour des temps de cycle

nettement plus courts. Dans le domaine de la technologie de dosage, les procédés de collage, qui se sont déjà imposés dans de nombreux autres domaines, peuvent être utiles. Avec les bons matériaux, il est possible par exemple de combiner les processus d’assemblage et d’étanchéité.

Dosage d’un cordon de colle et d’étanchéité sur des interconnecteurs

L’objectif d’une autre application est de doser un cordon d’épaisseur uniforme sur des interconnecteurs. La géométrie du cordon à l’état liquide est par exemple 2,95 mm de large et 1,16 mm de haut. Une pâte à souder mono-composante chargée en verre est dosée. Cette pâte contient des particules de verre et est donc très abrasive. Un véritable défi pour les pompes de dosage de la série des doseurs RD ViscoTec. Mais grâce au dosage à faible cisaillement et à des composants soigneusement sélectionnés, le dosage de ce produit est possible en continu. La viscosité de la pâte est comprise entre 285 000 et 914 000 mPas, avec une densité comprise entre 3,3 et 3,8 g/cm3. Le cordon d’étanchéité est appliqué dans une grande variété de géométries, c’est-à-dire sous forme de rectangle ou d’anneau, en fonction de la section du composant.

La priorité absolue dans ce processus de dosage est une application en continu et une répétabilité absolue, car ce produit assure l’étanchéité de la pile à combustible et représente une fonction de sécurité. Le cordon d’étanchéité sert également d’aide au montage jusqu’à la première utilisation de la pile à combustible. En effet, elle devient alors si chaude que le liant de la pâte à souder en verre s’évapore et que les composants sont fermement reliés les uns aux autres.

En fonction des propriétés du produit, un système de préparation pour son traitement (agitation, circulation et/ou application de vide) peut être intégré. Cela permet d’assurer la stabilité et la qualité du process. Un agitateur spécialement adapté sur l’arbre d’entraînement empêche la sédimentation éventuelle des charges.

Application en continu sur une membrane sans fin

En plus, ViscoTec ne se limite pas aux applications de collage et d’étanchéité dans la production des piles à combustible, mais s’occupe également, par exemple, de l’étape de production du composant central de nombreuses piles à combustible : l’assemblage de la membrane-électrode qui contient la membrane échangeuse de protons (PEM) et les catalyseurs actifs. Ici, les pâtes correspondantes contenant un catalyseur de l’anode et de la cathode sont appliquées sur la membrane semi-perméable dans un processus continu via le doseur. La compatibilité matérielle absolue des composants de dosage avec les pâtes catalytiques est essentielle, sinon l’activité des catalyseurs pourrait être affectée de manière négative.

Les pâtes catalytiques de faible à moyenne viscosité, développées par le client spécialement pour cette application, sont appliquées uniformément sur une largeur constante à l’aide de buses plates. Ici aussi, un dosage parfaitement constant est essentiel, car les fluctuations de pression, par exemple, auraient un effet néfaste sur les épaisseurs de couche des surfaces actives de la MEA et donc sur la qualité du produit final – la pile à combustible. La dépose avec la technologie de dosage ViscoTec est absolument constante. Il n’y a pas de fluctuations de pression et le dosage est facilement réglable – en fonction de la vitesse de déplacement du robot lorsqu’il est appliqué sur la membrane. À la fin du process, la facilité et la rapidité de nettoyage ainsi que la grande fiabilité du processus de technologie de dosage sont convaincantes.

Une seule technologie pour une large gamme d’applications pour la fabrication de piles à combustible

Applications présentant un potentiel et une valeur ajoutée pour l'avenir : applications de dosage dans la fabrication de piles à combustible

Applications présentant un potentiel et une valeur ajoutée pour l’avenir : applications de dosage dans la fabrication de piles à combustible

ViscoTec propose des solutions de dosage complètes pour une grande variété d’applications et en association avec une grande variété de produits. Le portefeuille s’étend du vidage des produits au traitement et au dosage de haute précision. Grâce à une sélection soignée des produits adaptés à l’application du système de dosage ainsi qu’au dosage à faible cisaillement dans une plage de basse pression, il n’y a pas d’impact négatif sur les propriétés du produit à doser.

Pour les produits pour lesquels le contact avec les métaux entraînerait des réactions et des incompatibilités critiques et indésirables, le doseur RD-EC MF a été ajouté à la gamme il y a quelque temps. Pour éviter des réactions chimiques telles que le durcissement ou la cristallisation pendant le processus de dosage, tout contact avec le métal dans la zone de contact du produit de ce doseur a été évité.

De plus, tous les doseurs de la série RD peuvent être équipés en option d’un rotor en céramique afin d’obtenir la plus longue durée de vie possible et la plus grande stabilité de process pour le dosage de fluides hautement abrasifs.

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