Piles à combustible à hydrogène
Élimination de la contamination dans la production de piles à combustible à hydrogène
La technologie HFC sera un élément essentiel des solutions zéro émission de carbone. Il est très propre par rapport aux moteurs à combustion interne, le sous-produit étant du H2O. Les HFC seront probablement associés à la technologie des batteries, mais devraient être fournis en plus petits volumes au secteur de l’automobile et, de manière plus significative, aux poids lourds, aux bus, au transport maritime, à la manutention et même aux avions et aux drones.
Bien qu’elle ait été plus lente à évoluer et à se développer que la technologie des batteries, elle est désormais activement industrialisée en mettant l’accent sur une meilleure automatisation des étapes clés du processus.
Meech s'est engagé avec des partenaires de mise à l'échelle dans l'industrialisation des processus de production de piles à combustible PEM (membrane échangeuse de protons), qui sont les plus couramment adoptées dans le secteur automobile. Il est essentiel d'éviter toute contamination intégrée et toute charge statique élevée dans les composants de la cellule et Meech travaillera avec nos partenaires pour déterminer la solution optimisée en fonction de l'espace disponible sur la machine, du type et des caractéristiques de contamination et de l'environnement de processus. En évitant ces risques, les vitesses de production peuvent être optimisées, les rendements peuvent être maximisés et les défauts latents peuvent être évités.
Notre approche Forward Zéro Défaut
Nous avons identifié un certain nombre de processus de fabrication de piles à combustible à hydrogène qui sont sujets à une contamination sur la chaîne. En appliquant les bonnes solutions à ces points, vous vous assurez qu’il n’y a pas de maillons faibles dans votre chaîne de production. Nous les explorons ci-dessous et démontrons nos solutions…
Qu’est-ce qu’une pile à combustible à hydrogène ?
Les piles à combustible sont des appareils qui génèrent de l’électricité grâce à «réactions redox électrochimiques » (pas de combustion – ils ne brûlent rien).
En bref, ils convertissent l'énergie chimique des carburants (hydrogène ou méthane) directement en énergie électrique (en les combinant avec l'oxygène). Comme la conversion chimique ne nécessite pas d'énergie thermique et mécanique, les premières piles à combustible sont (en comparaison) extrêmement efficace. En plus de minimiser les pertes d'énergie, les piles à combustible sont également beaucoup moins polluant que les moteurs à combustion classiques avec des émissions de carbone bien inférieures et non toxiques.
Si l’hydrogène « vert » (l’hydrogène créé à partir de sources d’énergie renouvelables) alimente la cellule, ils n'émettent que de la vapeur d'eau et de l'air chaud ! Offrant globalement une solution d’énergie très propre.
Technologies complémentaires
Les piles à combustible et les batteries sont deux solutions viables pour créer des motorisations électriques et ainsi relever le défi de l’énergie propre. Les deux technologies auront également leur place en tant que solution hybride (combiné). Selon l'application, l'une ou l'autre peut être la meilleure réponse. (nous les verrons également en combinaison)
Différences principales
La différence la plus essentielle entre les piles à combustible et les batteries est simple : la batterie stocke l'énergie qu'il utilise ensuite, alors qu'un la pile à combustible génère de l'énergie en convertissant le carburant disponible. Tant que vous avez accès au carburant, vous avez accès à l’électricité – à tout moment et en tout lieu. Il est intéressant de noter qu’une pile à combustible peut également comporter un composant batterie pour stocker l’énergie qu’elle génère.
Meech s'est engagé avec des partenaires de mise à l'échelle pour industrialiser les processus de production de cellules de batterie et de piles à combustible PEM (membrane échangeuse de protons), qui sont les plus couramment adoptées dans le secteur automobile. Il est essentiel d'éviter toute contamination intégrée et toute charge statique élevée dans les composants de la cellule et Meech travaillera avec nos partenaires pour déterminer la solution optimisée en fonction de l'espace disponible sur la machine, du type et des caractéristiques de contamination et de l'environnement de processus. En évitant ces risques, les vitesses de production peuvent être optimisées, les rendements peuvent être maximisés et les défauts latents peuvent être évités.
composants principaux de la pile à combustible à hydrogène
Plaques bipolaires
Les plaques bipolaires sont conçues pour canaliser l’hydrogène, conduire les électrons et dissiper la chaleur de la cellule :
Papier carbone micro poreux ou matériau non tissé
Le papier carbone microporeux ou le matériau non tissé est conçu pour garantir un flux et un transfert constants de supports actifs à travers la membrane :
Membrane recouverte de catalyseur (CCM)
Un élément essentiel de la membrane de pile à combustible PEM est le CCM (membrane recouverte de catalyseur). Il s'agit d'une membrane polymère recouverte d'anode et de cathode de chaque côté. Lors de l'automatisation des étapes clés de production de ce composant dans un format de conversion rouleau à rouleau, il est essentiel d'éliminer les charges statiques et d'éviter toute contamination intégrée afin que le composant CCM final soit entièrement optimisé et ne soit pas rejeté ou reporté avec des défauts latents.
Applications principales : Production de membranes à revêtement catalytique
Étape de revêtement à sec sur le film support
Dans la première étape, le matériau de revêtement de l'anode et de la cathode est enduit séparément sur un film support « porteur » en PTFE ou PE (avant d'être séché puis transféré de chaque côté d'une seule membrane polymère sensible à l'humidité).
Les rouleaux porteurs d'anode et de cathode sont produits séparément.
En vous référant à l'image ci-dessus, avant le revêtement, le film support doit être exempt de contamination et neutralisé de toute charge statique (créée en amont et pendant le processus de déroulement) – garantissant que la précision et la stabilité du revêtement sont maintenues et que les matériaux circulent sans difficultés dans le processus de conversion.
Il peut également être nécessaire de nettoyer le rouleau de revêtement pour aider à maintenir une épaisseur de revêtement constante.
Au fur et à mesure que la couche de revêtement sèche, des cristaux liés à la chaleur peuvent être générés à partir du film porteur (sur la face inférieure), ce qui nécessite un processus d'élimination par contact spécialisé pour éviter tout dommage à la membrane ou toute contamination croisée d'autres composants.
Le rouleau d'anode ou de cathode est ensuite transféré à l'étape de production suivante (avec zéro défaut reporté).
Une combinaison de nettoyeurs de bande sans contact et de type contact est recommandée – tous les nettoyeurs de bande Meech comprennent des barres d'ionisation statique pour neutraliser les matériaux.
Plusieurs processus essentiels de nettoyage et de contrôle statique sont nécessaires pour éviter toute contamination incrustée et toute accumulation de charges statiques élevées, comme le montre le diagramme ci-dessus.
Il existe d’autres processus critiques qui font l’objet d’études à mesure que l’industrie adopte de plus en plus de techniques d’automatisation.
Il est également possible qu'une surveillance en direct des performances et un enregistrement des dates soient nécessaires pour des solutions de contrôle statique plus critiques.
Si vous concevez une ligne de production de batteries pilote ou à grande échelle ou si vous rencontrez des problèmes existants liés à la contamination ou à la charge statique, veuillez contacter l'un de nos experts de l'industrie Meech.
(Voir le bas de la page pour les solutions fréquemment requises).
Étape de transfert de revêtement sur membrane polymère
Dans l'étape suivante, des rouleaux séparés de films porteurs revêtus de cathode et de films porteurs revêtus d'anode sont déroulés, les revêtements secs d'anode et de catalyseur cathodique étant orientés vers la membrane polymère.
Grâce à une combinaison de compression et de chaleur, le revêtement « décalcomanie » de l'anode et de la cathode est transféré de chaque côté de la membrane polymère.
La membrane recouverte de catalyseur (CCM) est ensuite enroulée en rouleau pour l'étape suivante du processus.
Plusieurs processus essentiels de nettoyage et de contrôle statique sont nécessaires pour éviter toute contamination incrustée et toute accumulation de charges statiques élevées, comme le montre le diagramme ci-dessus.
Il existe d’autres processus critiques qui font l’objet d’études à mesure que l’industrie adopte de plus en plus de techniques d’automatisation.
Il est également possible qu'une surveillance en direct des performances et un enregistrement des dates soient nécessaires pour des solutions de contrôle statique plus critiques.
Si vous concevez une ligne de production de batteries pilote ou à grande échelle ou si vous rencontrez des problèmes existants liés à la contamination ou à la charge statique, veuillez contacter l'un de nos experts de l'industrie Meech.
(Voir le bas de la page pour les solutions fréquemment requises).
*Tous les dessins sont uniquement à des fins d'illustration. La position des solutions de contrôle statique et de nettoyage de bande les plus adaptées à votre procédé dépendra de certains facteurs de votre application.
Solutions de nettoyage Web
Meech est l'un des principaux fabricants de nettoyage de toiles avec une gamme complète de quatre systèmes. Chaque système est basé sur un principe de nettoyage différent, ce qui nous permet de proposer à nos clients le système le mieux adapté à leur application. Tous les systèmes Meech intègrent les dernières technologies antichocs Barres de contrôle statique AC en standard, ce qui est crucial pour l'élimination complète de la contamination. Meech possède plus de 200 installations réussies de nettoyage de bandes dans une gamme d'industries, notamment l'emballage, l'impression et la transformation.
cyclean™
nettoyeur de sites Web sans contact
cyclean-R™
nettoyeur de sites Web sans contact
RoClean™
Contacter Nettoyeur Web
Unités de traitement de l'air
Meech CyClean™ a été conçu en réponse à la demande d'un nettoyeur de bande compact, haute performance et sans contact.
Grâce à l’application d’une dynamique informatique avancée des fluides, CyClean élimine et extrait la contamination inférieure à 1 micron.
Le CyClean-R fournit une solution spécialisée pour le nettoyage de bandes à basse tension.
Le CyClean-R est conçu pour être positionné sur le rouleau, là où la tension de la bande est la plus élevée, évitant ainsi les problèmes de faible tension tout en offrant un excellent nettoyage de surface.
RoClean est le dernier nettoyeur de bandes de contact, offrant d'excellents résultats de nettoyage de surface pour l'industrie de fabrication de films pour batteries.
RoClean nettoie efficacement la surface de la bande grâce à l'utilisation à la fois d'un contrôle statique et d'une brosse à rouleaux à poils efficace.
Les nettoyeurs de toile Meech sont fournis avec des unités de traitement d'air (CTA) Meech pour garantir le maintien de l'équilibre de l'air afin de contrôler parfaitement la précision de la pression de l'air et du vide. Il s'agit d'unités compactes aux spécifications industrielles dont les performances peuvent également être surveillées via un contrôle PLC.
Pour l'environnement des batteries, une nouvelle option AHU a été développée pour améliorer le piégeage des déchets toxiques et le retrait en toute sécurité du filtre par l'opérateur.
Solutions de contrôle statique
Meech est un leader du marché dans la fabrication et la fourniture de produits de contrôle statique depuis les années 1960 ; offrant une large gamme de produits électrostatiques qui offrent une protection et une mesure antistatiques et ESD, la génération statique, le contrôle et l'élimination électrostatiques.
Hyperion™
Barre ionisante 924IPS
Hyperion™
Capteur de rétroaction
Localisateur statique 983v2
HYPERION™
SMARTCONTROL TACTILE
Alimenté par 24 V CC, l'Hyperion 924IPS est la barre CC pulsée la plus compacte disponible sur le marché.
Le 924IPS est doté de la technologie ICM (Ion Current Monitoring) de Meech, qui garantit le maintien des performances avec des alertes locales et à distance lorsque la barre a besoin d'être nettoyée.
Notre système de rétroaction en boucle fermée tire parti de l'équilibre réglable des systèmes d'ionisation CC pulsés.
Le système comprend un Hyperion SmartControl et jusqu'à 5 produits ionisants Hyperion pour un retour en boucle fermée. Une fois connecté au capteur SmartControl, mesure la tension sur la bande en aval de la barre ionisante.
Cette mesure peut être renvoyée au produit ionisant qui ajuste automatiquement l'équilibre de la sortie pour obtenir une bande complètement neutre. Il s’agit d’un processus continu qui mesure et s’ajuste en permanence pour obtenir à tout moment le meilleur contrôle statique possible.
Le localisateur statique modèle 983v2 fournit une indication claire des charges électrostatiques sur les matériaux. Il est destiné à un usage industriel général et dispose d'une large plage de mesure de +/-200 kV, mesurée à une distance de 150 mm.
Le 983v2 peut fonctionner en mode « Continu » ou « Peak Hold » pour enregistrer respectivement les changements du niveau de charge ou la charge la plus élevée détectée. Il convient pour fournir une bonne indication du niveau de charge statique à l'usage des ingénieurs de production, de maintenance, d'inspection et de qualité. Le 983v2 peut être utilisé sur n’importe quel matériau où la charge statique peut poser problème.
SmartControl Touch est la dernière innovation de Meech conçue pour répondre aux besoins des industries automatisées modernes et à la croissance de l'Industrie 4.0 afin d'atteindre une productivité et une qualité de sortie maximales.
SmartControl Touch permet à l'utilisateur de surveiller, contrôler et ajuster les performances de plusieurs barres ionisantes et capteurs Hyperion connectés via l'écran tactile intégré ou à distance.
Pouvons-nous vous aider à améliorer votre processus de fabrication de piles à hydrogène ?
