La production de masse de piles à combustible devient possible

Dans le projet de recherche « H2FastCell », une équipe de recherche de Fraunhofer IPA et du campus de la Forêt-Noire travaille avec un consortium industriel pour développer une cellule robotique pour l’assemblage automatisé à grande vitesse d’empilements de piles à combustible. Ce faisant, ils jettent les bases de la production industrielle de masse de cette technologie sans émissions.

L’hydrogène jouera un rôle important en tant que vecteur d’énergie. Il peut être produit à partir d’énergies renouvelables dans des électrolyseurs de manière neutre en CO2 puis converti en énergie électrique dans des piles à combustible. En particulier dans le transport de marchandises, les piles à combustible peuvent être avantageuses par rapport aux véhicules électriques à batterie. Mais les futurs domaines d’application des piles à combustible dans le secteur stationnaire sont également nombreux.

Effets de mise à l’échelle

Dans la production de piles à combustible, des temps de cycle efficaces et une précision absolue sont essentiels. L’objectif majeur est de réduire les coûts de fabrication pour rendre l’utilisation de cette technologie plus économique. Mais cela ne peut être réalisé que par la mise à l’échelle, ce qui nécessite des installations entièrement automatisées avec des capacités élevées. À l’heure actuelle, ce type d’installation de production n’est pas encore disponible sur le marché. La conception des composants doit également être optimisée pour trouver une conception adaptée à l’automatisation. C’est pourquoi il est logique de commencer dès maintenant à chercher des moyens de les fabriquer de manière automatisée adaptée à la production de masse.

Voici une vidéo en anglais relatant ces faits :

C’est précisément ce qu’une équipe de recherche du Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA et du Center for Digitalization, Leadership and Sustainability Black Forest (Black Forest Campus) en Allemagne a entrepris de faire dans le projet « H2FastCell ». En collaboration avec des équipes de cinq entreprises, les scientifiques souhaitent développer d’ici 2023 une cellule robotique qui assemble les couches individuelles d’une pile à combustible en quelques secondes et avec une précision absolue.

Terminé en seulement 13 minutes

Un empilement de piles à combustible se compose de couches empilées de plaques bipolaires à travers lesquelles l’hydrogène et l’oxygène sont introduits, et d’unités d’électrodes à membrane dans lesquelles les deux éléments chimiques réagissent entre eux. Étant donné que cette réaction ne produit qu’une tension maximale d’un volt, environ 400 piles à combustible doivent être empilées les unes sur les autres pour qu’un moteur à pile à combustible alimente un camion, par exemple. La précision est un must. Tout écart, même de l’ordre du micromètre, peut réduire les performances du système de pile à combustible.

Le robot d’assemblage prendra en charge l’empilage des plaques bipolaires et des unités d’électrodes à membrane en alternance dans le projet de recherche H2FastCell. Il numérisera les couches individuelles au fur et à mesure qu’il les saisira. Puisqu’il assemble plusieurs piles en parallèle, il peut affecter spontanément une couche à la pile à laquelle les dimensions correspondent le mieux. Une diminution des performances est ainsi évitée avant même qu’elle ne se produise.

Tout cela est censé se produire si vite qu’il sera difficile pour les humains de suivre les différentes étapes d’assemblage à l’œil nu : une seconde par couche. Un empilement composé de 400 piles à combustible individuelles serait donc terminé après seulement 13 minutes environ. Manuellement, cela prendrait beaucoup plus de temps.