Essai de piles à combustible
Lors de l’essai des piles à combustible: la caractérisation des matériaux et composants est essentielle pour garantir à la fois l'efficacité, la performance et la durée de vie des piles à combustible à hydrogène sur le long terme. Les modifications des propriétés au fil du temps - ainsi que pendant l'assemblage - sont les aspects essentiels des essais du Contrôle Qualité. Tant la préparation des éprouvettes, les formes d'éprouvettes que le déroulement des essais sont définis selon les normes ou exigences individuelles des clients.
Essai sur composants de piles à combustible Essais pendant le processus d’assemblage Produits adaptés
Qu’est-ce qu’une pile à combustible?
Les piles à combustible convertissent l'énergie chimique de l'hydrogène gazeux en électricité, en eau et en chaleur. Elles fournissent ainsi l'énergie nécessaire aux systèmes de produits électroniques - comme les véhicules automobiles - ou aux centrales électriques. Comparées aux technologies traditionnelles utilisées dans l'industrie énergétique ou automobile, les piles à combustible ont un rendement nettement supérieur, ne produisent pas d'émissions et sont très silencieuses.
Les piles à combustible sont classées en différentes catégories en fonction des électrolytes et électrodes utilisés. Parmi elles, les piles à combustible à membrane électrolytique polymère (PEMFC) sont les plus prometteuses, notamment pour l'industrie automobile (véhicules moyens et lourds). Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC), quant à elles, sont surtout utilisées pour le stockage fixe de l'énergie.
Les objectifs prioritaires de la Recherche et du Développement en matière de piles à combustible sont le rapport coût-efficacité, l'amélioration des performances et l'allongement de la durée de vie.
Une pile à combustible à membrane électrolytique polymère (PEMFC) se compose d'une unité membrane-électrode (MEA), qui comprend une membrane électrolytique polymère (PEM) , des couches de catalyseur (CL), des couches de diffusion gazeuse (GDL), des plaques bipolaires et des joints.
Essai de composants de piles à combustible
Les propriétés mécaniques des différents composants du système de pile à combustible jouent un rôle déterminant. Lors de l’essai des piles à combustibles, l'accent est mis sur les composants suivants:
- Membrane électrolytique polymère (PEM),
- Couches de diffusion gazeuses (GDL),
- Plaques bipolaires et joints.
ZwickRoell propose des solutions telles que l'essai de traction et l’essai de fatigue / essai de fluage avec ou sans différents fluides, l'essai d'adhérence, l'essai de flexion en 3 points et l'essai de déchirement.
Essai de composants de piles à combustible sous contrainte mécanique
Le développement des propriétés mécaniques des composants, des composants combinés ou de la pile à combustible complète après assemblage, est essentiel pour comprendre les performances de la pile en conditions réelles de fonctionnement. ZwickRoell propose des solutions pour l’essai des piles à combustible, qui permettent aux clients de comprendre plus aisément l'influence de la pression d'assemblage sur la modification des propriétés mécaniques (épaisseur, propriétés électriques et perméabilité à l'air) des composants des piles à combustible.
Caractérisation multifonctionnelle, efficace et précise, des couches de diffusion gazeuse
Lors de l’essai des couches de diffusion gazeuse, la caractérisation du matériau est essentielle pour garantir l’efficacité, la performance et la durée de vie sur le long terme. Le comportement de déformation sous pression (TUC), la conductivité (RUC) et la perméabilité (PUC) en fonction de la pression, sont trois caractéristiques déterminantes pour la recherche et le développement ainsi que pour l’assurance qualité.
Pour ce faire, ZwickRoell a développé le Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA). Grâce à trois capteurs de course linéaires de haute précision et à une unité de nivellement, la pression peut ainsi être appliquée avec précision sur une surface de la couche de diffusion gazeuse. Cela permet de mesurer avec précision la variation d’épaisseur
dans des conditions de pression réalistes. La résistance électrique est en même temps mesurée par des plateaux de compression dorés, et la perméabilité par l’intermédiaire du gaz introduit, ce qui permet une évaluation corrélée à la pression.
Dans le logiciel d’essai testXpert, tous les déroulements d’essai nécessaires sont déjà prédéfinis par défaut. Ceux-ci peuvent être adaptés en fonction des besoins individuels. Grâce à la régulation, à l’acquisition des données et à la visualisation des capteurs raccordés via testXpert, tous les essais peuvent être représentés de manière transparente et suivis sans faille.
Avantages du Multifunctional Cell Component Analyzer:
- Le système 3 en 1 permet une mesure efficace et très précise du TUC, du RUC et du PUC en une seule étape d’essai.
- Tous les déroulements d’essai nécessaires sont déjà prédéfinis dans le logiciel testXpert. Il suffit ensuite d’un clic pour lancer l’essai.
- Sécurité de planification grâce à la modularité et à la possibilité de transformation
- Transparence illimitée et traçabilité sans faille
Essai des piles à combustible dans le processus d’assemblage
Le montage est un processus complexe. L'interaction entre la force de montage et la température de travail entraîne une répartition inégale des contraintes entre les composants, ce qui conduit à un certain degré de déformation. Les processus de montage à faible niveau d’efficacité et de précision entraînent une augmentation des coûts de fabrication.
L'utilisation de machines ZwickRoell pour les essais de piles de combustible permet de
- optimiser l’assemblage
- comprendre les influences de l'interaction entre les forces d'assemblage et les autres contraintes
- adapter dynamiquement les contraintes d’assemblage
- adapter l’automatisation du montage
