Les plaques bipolaires constituent le cœur des piles à combustible et des électrolyseurs. L’entreprise traditionnelle allemande de construction mécanique Graebener travaille depuis 20 ans sur les technologies de fabrication de cet élément essentiel d’une industrie énergétique durable basée sur l’hydrogène. Freudenberg Sealing Technologies est un partenaire important pour l’entreprise. Dans un livre blanc, Graebener Bipolar Plate Technologies met en évidence les facteurs clés pour une production réussie de plaques bipolaires métalliques. Dans cette « Feuille de route pour l’avenir du marché de l’hydrogène », deux experts de Freudenberg s’expriment dans une interview détaillée : Jürgen Emig, directeur du développement pré-produit des applications de l’hydrogène, et le Dr. Dominik Kraus, responsable de la technologie d’emboutissage.
L’une des principales déclarations des deux experts est que le rôle crucial des joints dans la fabrication des plaques bipolaires a jusqu’à présent reçu trop peu d’attention : ils devraient, selon les deux experts, idéalement être pris en compte avant la conception d’une plaque bipolaire. créé. « Jusqu’à présent, la question de l’étanchéité a souvent été sous-estimée, tout comme le fait que l’on ne peut travailler que de manière limitée avec des pièces standard disponibles dans les catalogues. « Il est très important pour nous que les clients nous impliquent avant d’investir dans l’outil pour la plaque », souligne Emig. Car, explique Kraus : « Du point de vue de la fabrication, la plaque bipolaire métallique est un composant très complexe. »
Matériaux spécifiques pour piles à combustible
Les solutions d’étanchéité sont donc très exigeantes. Afin d’obtenir des performances d’étanchéité, une résistance aux fluides et une perméabilité fiables et à long terme, les matériaux et les conceptions d’étanchéité doivent généralement être repensés. Freudenberg Sealing Technologies a déjà remporté un succès considérable. « Les gens pensent souvent au silicone en premier, mais lorsqu’il s’agit de durabilité, le silicone ne suffit pas. Par exemple, le silicone n’est pas du tout adapté aux piles à combustible à haute température. « C’est pour cette raison que nous avons développé nos propres matériaux spécifiquement destinés aux applications des piles à combustible », explique Emig. 35 FCPO 100 est le nom d’un développement interne qui est similaire au silicone liquide dans le traitement. Le 70 FKM 256261 est un matériau que la société a développé spécifiquement pour répondre aux besoins de l’électrolyse PEM et des piles à combustible PEM haute température.
Ce qui est particulièrement difficile, c’est que différentes technologies d’électrolyse et de piles à combustible existent en parallèle et qu’aucune norme n’a encore été établie pour aucune d’entre elles. « Le marché est actuellement peu standardisé en matière de conception de plaques », explique Kraus pour décrire la situation. Il serait donc nécessaire de disposer de spécifications cohérentes et valables pour la conception des plaques qui simplifieraient l’application du joint et accéléreraient ainsi le processus. Selon Emig : « Sceller des structures 3D est un défi. Si vous prenez en compte certaines exigences et les standardisez, les chances d’obtenir un joint robuste sont très élevées. Il serait souhaitable de standardiser davantage les caractéristiques de conception, nous pourrions alors peut-être produire des quantités beaucoup plus importantes à moindre coût.
« Nos clients souhaitent obtenir la plaque d’une seule source : la « plaque prête à assembler » avec joint. »
Dans l’interview de Graebener, il évoque une autre tâche : « Nos clients souhaitent obtenir la plaque d’une seule source – la ‘plaque prête à monter’ avec joint. » Freudenberg Sealing Technologies bénéficie de son savoir-faire en matière d’ingénierie des procédés comme avantage clé. « À long terme, nous avons besoin de processus de fabrication avec des standards de qualité élevés afin de répondre aux exigences du marché en termes de coûts et de rendement. Nos clients savent que nous pouvons répondre à des scénarios à volume élevé. Nous sommes actifs avec succès dans l’industrie automobile depuis de nombreuses années et répondons aux normes de qualité exigées par l’industrie automobile. » Les exigences de qualité élevées de l’industrie automobile pourraient également servir de guide lors de la définition des normes d’étanchéité pour les plaques bipolaires.
Cependant, les délais de développement de l’hydrogène sont plus courts que dans l’industrie automobile. Cela rend les possibilités de test judicieuses dans les laboratoires et les champs d’essai, dans lesquels Freudenberg Sealing Technologies investit actuellement, d’autant plus importantes. Le credo du travail de recherche et développement holistique de l’entreprise est : nous voulons comprendre la cellule dans son intégralité !
L’échange et la coopération avec Graebener sont des éléments précieux. « Avant d’atteindre la production en série, nous effectuons de nombreuses boucles d’itération avec le client. « C’est donc un grand avantage d’avoir accès à des équipements adaptés à la production de prototypes et de petites séries », explique Kraus. Graebener offre à Freudenberg Sealing Technologies ces opportunités dans le cadre d’un partenariat de développement collaboratif.
