ZSW Ulm mise sur ZwickRoell pour ses recherches sur les piles à combustible et les batteries

Le « Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène du Bade-Wurtemberg » (ZSW), fondation d’utilité publique, a été créé en 1988 et dispose de sites à Stuttgart et à Ulm. L’objectif : accélérer la mise en œuvre des connaissances acquises lors de la recherche fondamentale dans le domaine des énergies renouvelables et de la conversion électrochimique de l’énergie en applications commercialisables et les transférer à l’économie.

Actuellement, le ZSW compte parmi les principaux instituts de recherche allemands avec environ 350 collaborateurs et 100 étudiants à Stuttgart et à Ulm. Le ZSW mène des recherches d’appui aux activités économiques dans le domaine des technologies énergétiques durables, dont l’énergie éolienne, le photovoltaïque, les batteries, l’hydrogène, les piles à combustible et le conseil politique. Le site de Ulm accueille l’usine de recherche sur l’hydrogène et les piles à combustible (HyFaB), qui se concentre sur les techniques de fabrication des piles à combustible et les essais d’empilements et de composants de piles à combustible, ainsi qu’un centre de recherche sur les batteries (eLaB), qui se concentre sur les technologies au lithium et post-lithium.

L’HyFaB associe science et industrie pour faire progresser la production industrielle de piles à combustible. « Notre recherche s’étend du développement de matériaux et de composants à l’intégration de systèmes, à la validation et aux procédés de recyclage. Spécialisés dans les piles à combustible PEM jusqu’à 150 kilowatts, nous exploitons depuis 2001 notre centre d’essai européen de premier plan, qui compte environ 50 bancs d’essai jusqu’à 250 kilowatts entièrement automatisés », explique le professeur Markus Hölzle, membre du conseil d’administration du ZSW et directeur du secteur d’activités Technologies énergétiques électrochimiques. De plus, des stations de ravitaillement en hydrogène sont réceptionnées à Ulm et des éprouvettes d’hydrogène sont analysées dans le laboratoire qualité de l’hydrogène HyLaB, spécialement construit à cet effet.

Essais mécaniques, électriques et thermiques sur des matériaux de piles à combustible à la HyFaB

Dans l’usine de recherche sur l’hydrogène et les piles à combustible (HyFaB) à Ulm, les machines d’essai ZwickRoell sont principalement utilisées pour des essais mécaniques, électriques et thermiques sur des matériaux de piles à combustible. La caractérisation est importante aussi bien en travers du plan (Through-Plane : TP) que dans le plan (In-Plane : IP). Pour cela, on réalise notamment des essais de pression, de compression, de traction, de flexion et de cisaillement. Dans le domaine de la recherche en production (ECP), on teste par exemple l’adhérence des revêtements de matériau actif d’accumulateurs sur des feuilles de cuivre et d’aluminium.

Comme les couches de diffusion gazeuse, en particulier, sont très minces (environ 200 µm) et très compressibles (jusqu’à 50 % au point de fonctionnement), certains défis se posent lors de la réalisation des essais :

La mesure de la course doit être très précise, idéalement de l’ordre du µm. En outre, les couches minces de diffusion gazeuse ne produisent que de petites différences de potentiel ou de température lorsqu’elles sont soumises aux courants électriques et flux de chaleur habituels pour les piles à combustible. Les essais de matériaux de piles à combustible nécessitent également des conditions d’essai particulières : les mesures doivent être effectuées à des températures avoisinant les 80 °C (et jusqu’à 160 °C) et à des taux d’humidité relative pouvant parfois atteindre 100 %.