Application innovante de la technologie de nettoyage à ultrasons dans la préparation des plaques bipolaires pour les piles à combustible à hydrogène

Dans le contexte de la transition énergétique mondiale, l'énergie de l'hydrogène est devenue une direction importante pour la transformation de l'énergie en tant que forme d'énergie efficace et propre.Piles à combustible à hydrogène, en tant que technologie clé pour les applications d'énergie d'hydrogène, reçoivent une attention croissante, leurs performances et leur coût étant les facteurs fondamentaux stimulant le développement de l'industrie de l'énergie de l'hydrogène.

A pile à combustible à hydrogèneest un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique par la réaction chimique de l'hydrogène et de l'oxygène dans la pile de piles à combustible, sans impliquer la combustion et la production d'eau comme sous-produit. Par conséquent, les piles à combustible présentent des avantages tels que les émissions nulles, la grande efficacité et le faible bruit par rapport aux moteurs à combustion interne traditionnels.

La pile de piles à combustible se compose généralement de plusieurs unités de piles à combustible empilées en série pour améliorer la puissance globale. Dans la pile, leplaques bipolairesetélectrodes membranairessont entrelacés, intégrés avec des joints et serrés par des plaques d'extrémité.

Parmi eux, leplaque bipolairesert de squelette de la pile à combustible, effectuant plusieurs tâches telles que la distribution des gaz, la conduction électrique et thermique, la support d'électrodes membranaires et l'élimination des sous-produits. Son coût représente environ 20 à 40%pile de piles à combustible. Selon le matériau, les plaques bipolaires peuvent être classées en trois types principaux: les matériaux métalliques, graphites et composites.

Avec le développement continu de la technologie de fabrication,plaques bipolaires métalliquesdeviennent le choix grand public pour les plaques bipolaires à pile à combustible en raison de leurs excellentes performances, de leur durabilité et de leurs avantages de coûts. Le processus de production pour les plaques bipolaires métalliques comprend principalement des étapes d'estampage, de bordure, de nettoyage, de soudage, de revêtement et d'encapsulation.

Empestation et coupe à plaque unique: les champs d'écoulement, les ports à trois chambres et les structures auxiliaires sont préparées sur des bobines de feuille de métaux par des moules de formation d'estampage. Les restes de flash et de port en excès sont retirés par des moules de coupe.

Nettoyage d'une seule plaque:Plaques bipolaires métalliquessont formés en soudant deux plaques uniques, la plaque de cathode et la plaque d'anode. Le processus de soudage nécessite une prise en compte de facteurs tels que l'étanchéité, la robustesse, la cohérence, la durabilité et la planéité, avec des exigences strictes de propreté sur la surface de la zone de soudage. Par conséquent, le pré-nettoyage des plaques uniques est une étape nécessaire pour améliorer la qualité du soudage.

Soudage de la plaque bipolaire: Deux plaques uniques sont soudées ensemble pour former une plaque bipolaire à l'aide d'un système de soudage laser à grande vitesse, qui s'appuie sur la fusion laser pour obtenir la connexion dans la zone de soudage.

Nettoyage bipolaire de la plaque: les plaques bipolaires doivent avoir une résistance à la corrosion dans l'environnement acide et humide des piles à combustible, et elles nécessitent une bonne compatibilité avec d'autres composants et matériaux de piles à combustible. Par conséquent, la surface des plaques bipolaires subit des traitements de revêtement multi-matériaux et multicouches pour atteindre une bonne résistance à la corrosion, une conductivité élevée et une faible résistance à contact. Un nettoyage précis des plaques est nécessaire avant le processus de revêtement pour éviter tout impact négatif sur la qualité et les performances du revêtement.

Revêtement de plaque bipolaire: des revêtements conductrices et résistants à la corrosion sont préparés à la surface des plaques bipolaires en utilisant la pulvérisation du magnétron dans un système de revêtement à vide.

Encapsulation de la plaque bipolaire: les couches adhésives sont pré-appliquées à la surface des plaques bipolaires à l'aide d'un équipement d'encapsulation automatisé. Les composants du joint sont placés et positionnés, et les plaques bipolaires sont connectées aux composants du joint à l'aide de la couche adhésive.

Test et expédition: la conductivité des plaques bipolaires est testée à l'aide d'un dispositif de test de résistance de contact. Après scellage, des tests de fuite sont effectués sur la chambre d'hydrogène, la chambre à oxygène / air et la chambre de liquide de refroidissement des plaques bipolaires à l'aide d'un dispositif d'essai à étanche pour assurer l'état étanche à l'air. Des inspections visuelles sont effectuées et le rapport d'inspection final est généré en préparation de l'expédition.

Les piles à combustible à hydrogène ont un immense potentiel et apportent des opportunités passionnantes. Cependant, il y a des défis importants sur la voie d'une application pratique, le nettoyage bipolaire des plaques étant une tâche très difficile.

Par rapport aux méthodes de nettoyage traditionnelles, la technologie de nettoyage à ultrasons offre des avantages tels qu'une efficacité de nettoyage élevée, d'excellents résultats de nettoyage et un nettoyage non destructif. Il utilise l'effet de cavitation généré par des ondes ultrasoniques dans le liquide pour pénétrer dans les minuscules lacunes et pores à la surface des plaques bipolaires métalliques, en éliminant efficacement les impuretés telles que la poussière, l'estampage des particules, l'huile et les substances organiques, offrant une surface propre pour les processus de soudage et de revêtement, améliorant ainsi la conductivité et la résistance à la corrosion des plaques bipolaires.

De plus, la technologie de nettoyage à ultrasons est facile à mettre en œuvre pour le contrôle d'automatisation du processus complet. Que ce soit appliqué aux applications de processus individuels ou intégrés dans l'ensemble de la ligne de production, il garantit une propreté et une cohérence élevées des résultats de nettoyage. De plus, la technologie de nettoyage à ultrasons convient au nettoyage des objets de divers matériaux et tailles, ce qui lui permet de répondre aux exigences de nettoyage des plaques bipolaires avec différentes échelles de production, matériaux et tailles, ce qui en fait un choix idéal pour nettoyer les plaques bipolaires métalliques.

Les perspectives de développement de l'industrie de l'énergie de l'hydrogène sont larges, et de nombreux pays dans le monde ont reconnu l'énergie de l'hydrogène et les piles à combustible en tant que composantes importantes de la transition énergétique, fournissant un soutien et des investissements politiques. Avec les progrès technologiques et les réductions des coûts, les piles à combustible à hydrogène devraient être largement utilisées dans divers domaines tels que le transport, l'aviation, l'aérospatiale, les applications d'énergie propre industrielle et la production d'électricité.

En conclusion, l'application innovante de la technologie de nettoyage à ultrasons dans la préparation de plaques bipolaires pour les piles à combustible hydrogène offre des avantages significatifs en termes d'efficacité de nettoyage, de résultats de nettoyage, de contrôle de l'automatisation et de compatibilité avec différents matériaux et tailles de plaque. En utilisant des ondes ultrasoniques et l'effet de cavitation, cette technologie garantit la propreté, la conductivité et la résistance à la corrosion des plaques bipolaires, qui sont cruciales pour les performances et la durabilité des piles à combustible. Avec l'importance croissante de l'énergie hydrogène et de la technologie des piles à combustible, la mise en œuvre de la technologie de nettoyage à ultrasons dans le processus de fabrication des plaques bipolaires contribue à l'avancement et à l'adoption généralisée des piles à combustible à hydrogène dans diverses industries.