Fuel Cell -Carbon
Revêtements économiques de qualité supérieure pour plaques bipolaires métalliques
L'économie mondiale de l'hydrogène se développe à un rythme soutenu, pour répondre aux besoins environnementaux. Pour soutenir cette expansion, la demande en piles à combustible et en électrolyseurs augmente également. Pour être acceptées, les piles à combustible et les piles d'électrolyseurs doivent répondre à des exigences strictes : elles doivent assurer des performances stables et fiables à des niveaux de demande élevés dans le temps, à un niveau de prix acceptable.
Dans de nombreuses applications, les empilements de membranes échangeuses de protons (PEM) délaissent les plaques bipolaires en graphite au profit de plaques en titane ou en acier inoxydable. L'acier inoxydable, en particulier, présente un bon équilibre en termes de formabilité, de propriétés mécaniques et d'accessibilité de coût pour les piles à combustible. Cependant, les conditions électrochimiques à l'intérieur des piles à combustible et des électrolyseurs sont compliquées. Pour parvenir à cet équilibre, les plaques bipolaires en acier inoxydable doivent être dotées d'une résistance à corrosion renforcée, tout en maintenant une conductivité électrique élevée. Deux revêtements testés et éprouvés du portefeuille d'IHI Ionbond sont parfaitement adaptés à cette mission, comme décrit ci-dessous.
Technologie de pile à combustible DOT™
La technologie DOT™ est un traitement duplex. Un revêtement est nécessaire pour protéger la plaque bipolaire en acier inoxydable contre les effets de la lixiviation des métaux dans la cellule et de l'empoisonnement de la fonctionnalité de la membrane, qui entraîneraient une réduction des performances de la pile au fil du temps. La couche initiale est à base de titane, déposé par technologie éprouvée de pulvérisation PVD.
La deuxième étape consiste en une projection thermique de points d'un métal noble. Du fait de la température de pulvérisation thermique, le titane exposé formera un oxyde de titane résistant à la corrosion, tandis que les points de métal noble fusionneront avec le substrat métallique, créant ainsi une excellente adhérence permettant d'assurer la conductivité.
La technologie DOT™ peut également être appliquée sur des plaques bipolaires en titane. Dans ce cas, seul le procédé de projection thermique est nécessaire, sans revêtement initial PVD au titane.
Technologie du carbone pour pile à combustible
Un revêtement en carbone peut également protéger les plaques bipolaires en acier inoxydable, tout en assurant la conductivité électrique. Les revêtements en carbone peuvent également empêcher les plaques de lixivier les métaux dans la cellule, et d'empoisonner la fonctionnalité de la membrane, ce qui aurait pour effet d'entraîner une réduction des performances de la pile au fil du temps. Le revêtement en carbone est déposé en utilisant la technologie éprouvée PVD.
Pour obtenir de bonnes performances en termes d'adhérence, de conductivité et de résistance à la corrosion, une étape de nettoyage au plasma et une couche d'adhérence spéciale à base de métal sont ajoutées à la solution de revêtement. Le processus de revêtement au carbone est optimisé pour permettre une bonne durabilité dans des conditions de fonctionnement automobile normales et pour résister aux pics de tension pouvant survenir lors d'événements de démarrage à froid.
Technologie électrolyseur DOT™
La technologie de projection thermique DOT™ est une solution adaptée et économique pour le revêtement des plaques bipolaires à base de titane des électrolyseurs. Actuellement, des revêtements en platine à film intégral sont souvent utilisés. Ceux-ci sont extrêmement coûteux et limitent les électrolyseurs à un seul choix de matériau de revêtement pour les côtés cathode et anode des plaques bipolaires. Cette technique limite également la taille des plaques bipolaires.
La technologie Electrolyzer DOT™ permet la pulvérisation de projections définies de métal de chaque côté de la plaque bipolaire. Ceci réduit la quantité de métal précieux requise et permet d'utiliser différents métaux de chaque côté de la plaque, de façon à maximiser la fonctionnalité de la cathode et de l'anode aux tensions de fonctionnement les plus élevées du système.
Données techniques
