Image d'une plaque bipolaire

Piles à combustible

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Les piles à hydrogène, une alternative aux batteries Li-ion, sont utilisées pour alimenter divers systèmes, notamment les voitures, les bus, les chariots élévateurs, les appareils portables et d'autres applications de stockage d'énergie. Quel que soit leur usage, les piles à combustible reposent sur des plaques bipolaires et sur les assemblages membrane-électrode (AME) soudés entre elles, qui en sont les composants clés.

Les plaques bipolaires et les AME sont complexes et exigeantes à produire, des centaines étant généralement nécessaires pour produire une seule pile à combustible. Entre le découpage et la découpe, le séchage des boues d'électrodes, la préparation des surfaces et le soudage des assemblages de plaques bipolaires, le traitement laser s'est imposé comme la méthode de choix pour atteindre des niveaux élevés de précision et maximiser le rendement du processus de fabrication.

En tant que leader mondial des solutions laser pour les applications d'e-mobilité, nous disposons d'une expérience concrète de la fabrication de piles à combustible. Bien sûr, chaque application est différente - parlez-nous de votre application pour savoir comment les solutions laser d'IPG peuvent optimiser votre production de piles à combustible.

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Applications du laser pour piles à combustible

Soudage des assemblages de plaques bipolaires

Étape critique du processus de fabrication des plaques bipolaires, le soudage des plaques bipolaires présente deux défis majeurs : la qualité et la rapidité. Le faisceau laser doit atteindre une profondeur très précise, généralement en évitant une pénétration totale, afin de créer un joint hermétique. Compte tenu du volume important de longs trajets de soudure, ces joints de haute qualité doivent également être réalisés très rapidement.

Coupe des plaques bipolaires

Il existe plusieurs façons de découper les plaques bipolaires : le poinçonnage, la gravure chimique et la découpe au laser. La découpe au laser est souvent utilisée pour découper les plaques bipolaires après l'étape de gaufrage, car elle offre des vitesses de coupe élevées et une grande qualité des bords. Il est essentiel d'obtenir des bords sans bavure pour garantir des performances optimales dans la pile à combustible finale.

Séchage des couches d'électrodes

Le séchage des couches d'électrodes qui constituent l'AME est un goulot d'étranglement et un défi commun dans le processus de production des piles à combustible. Il est traditionnellement effectué dans des fours à convection. Le séchage au laser offre des améliorations exceptionnelles du processus, notamment des vitesses de séchage nettement plus élevées, une plus grande efficacité énergétique et un encombrement réduit de l'équipement.

Coupe des assemblages d'électrodes à membrane

Les couches d'AME doivent être coupées à la bonne taille pour s'intégrer dans l'assemblage final de la plaque bipolaire. La découpe au laser est un procédé souple, sans contact, qui offre une vitesse et une qualité d'arête excellentes. La découpe laser minimise les bavures et autres défauts des arêtes de coupe, ce qui garantit de bonnes performances dans la pile à combustible finale.

Texturation et nettoyage des plaques bipolaires

Les plaques bipolaires doivent souvent être texturées et nettoyées pour répondre à des normes de qualité exigeantes. La texturation au laser améliore l'adhérence des revêtements protecteurs, tandis que le nettoyage au laser élimine les contaminants. Le traitement de surface au laser est un processus à grande vitesse, sans contact, qui permet de cibler sélectivement la zone souhaitée sans masquage.

Marquage des plaques bipolaires

Le marquage laser facilite le maintien de la traçabilité au cours du processus de fabrication des piles à combustible. En tant que méthode de marquage nécessitant peu d'entretien, rapide et rentable, le marquage laser est idéal pour les environnements de production à haut rendement courants dans la fabrication des piles à combustible et des plaques bipolaires.

Solutions pour la fabrication de piles à combustible

Les lasers à fibre IPG sont synonymes de fiabilité, d'efficacité et de précision. Quelle que soit l'application, les paramètres des lasers IPG, tels que la qualité du faisceau, la forme et la taille du spot, et la puissance de sortie, peuvent être adaptés pour maximiser la qualité et le rendement.

En savoir plus sur les lasers IPG

Des têtes de traitement conçues pour des applications spécifiques aux scanners optimisés pour le soudage et le nettoyage, la technologie d'acheminement du faisceau d'IPG est conçue pour maximiser les performances du laser. Les caractéristiques personnalisables, telles que les optiques, offrent des performances adaptées, tandis que le logiciel IPG simplifie l'intégration et l'utilisation.

En savoir plus sur la distribution de faisceaux IPG

Les essais et l'inspection des soudures de l'assemblage de la plaque bipolaire représentent un pourcentage important du temps de fabrication des piles à combustible. Il est essentiel que le faisceau de soudure pénètre les couches minces avec une faible marge d'erreur pour garantir un joint hermétique.

La technologie IPG de mesure des soudures par laser en temps réel mesure directement la profondeur de la soudure au moment où elle est effectuée, ce qui élimine ou simplifie les étapes d'inspection post-soudure qui prennent beaucoup de temps.

En savoir plus sur la mesure des soudures en temps réel

Les plaques bipolaires doivent être serrées les unes contre les autres avant le soudage, ce qui pose plusieurs problèmes. Les plaques doivent être serrées très près l'une de l'autre pour garantir un joint hermétique dans la soudure finale. Cela est d'autant plus difficile que les plaques bipolaires sont minces et présentent souvent une grande surface. Il est essentiel que les plaques soient serrées avec une pression uniforme sur l'ensemble de l'assemblage, sans les déformer ni les endommager.

IPG propose des services d'outillage dans le cadre du processus de développement d'applications pour des systèmes clés en main ou sur mesure, afin de fournir un serrage spécialement conçu pour n'importe quel modèle de plaque bipolaire.

IPG propose une variété de systèmes laser entièrement intégrés, spécialement configurés pour les applications de mobilité électronique. Ces systèmes sont disponibles sous forme de produits clés en main et de solutions personnalisées comprenant le développement d'applications et de processus. Les systèmes laser pour les applications d'e-mobilité comprennent un laser IPG optimisé, une enceinte de sécurité laser de classe 1, un système de distribution du faisceau et une optique, un logiciel IPG intégré, un mouvement de haute précision et une technologie de surveillance des processus en option.

En savoir plus sur les systèmes IPG pour l'e-mobilité

IPG Application Labs : Découvrez votre solution de pile à combustible

IPG travaille en partenariat avec les fabricants de piles à combustible tout au long du processus de production, depuis la recherche et le développement jusqu'à la fabrication à grande échelle.

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