Revêtement innovant pour les composants hydrogène
Perfectionnement du revêtement en titane pour les plaques bipolaires en composite
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L'industrie de l'hydrogène a besoin de grandes quantités de composants fiables et rentables. Bipolar plates in fuel cells and electrolyzers play a central role in this regard. Researchers at the Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology FEP have further developed an established vacuum coating process so that compact titanium thin films can now be deposited on composite bipolar plates – with good electrical conductivity and corrosion protection, without exceeding the critical temperature limit of the polymer-based composite materials. Les résultats de la recherche seront présentés du 8 au 10 avril 2026 au Manufacturing World Nagoya, au Japon.
Copyright: Fraunhofer UMSICHT
Des composites à la place du titane solide : réduction des coûts, maintien des performances
Today, bipolar plates made of titanium are frequently used in PEM electrolyzers and fuel cells. Elles sont résistantes à la corrosion, mais coûteuses. Composite bipolar plates based on polymer-graphite are considerably more cost-effective and lighter, but require an appropriate protective and functional layer to remain stable and electrically conductive over the long term in the aggressive, acidic environment.
C'est là qu'interviennent les travaux du Fraunhofer FEP : Building on an already qualified electron beam coating line, a coating approach for composite bipolar plates was developed that combines the material advantages of composite materials with the functional properties of a titanium layer.
Processus avancé : couche de titane dense à température limitée
Le revêtement est réalisé par évaporation par faisceau d'électrons activée par plasma (EB-PVD avec SAD) dans un système sous vide. Deux exigences ont dû être conciliées : D'une part, les couches de titane doivent être électriquement très conductrices et résistantes à la corrosion ; d'autre part, le matériau composite sensible à la température ne doit pas être chauffé au-delà d'une limite de température définie au cours du processus.
Pour ce faire, le processus établi a été adapté aux nouveaux substrats, des prétraitements appropriés ont été sélectionnés pour la surface composite rugueuse et la charge thermique sur les plaques a été soigneusement contrôlée. Des mesures et des simulations de la distribution de la température ont permis de définir des fenêtres de processus dans lesquelles des films minces compacts de titane avec une faible résistance de contact spécifique et une protection efficace contre la corrosion peuvent être déposés - sans dépasser la température admissible du plastique. This provides a scalable approach to make cost-effective composite bipolar plates functional for use in fuel cells and electrolyzers.
"Our investigations demonstrate that composite bipolar plates can be functionally equipped with thin titanium layers in such a way that they become a real alternative to solid titanium plates – while maintaining the temperature limits of the polymers," explains Dr. Stefan Saager, Head of the Coatings for Metals and Energy Technology group at Fraunhofer FEP. "Cela ouvre de nouvelles perspectives pour des solutions de fabrication rentables et à haute productivité dans le domaine de la technologie de l'hydrogène."
Du processus pilote à l'application
This new work builds on previous developments in high-rate coating of metallic foils for bipolar plates and transfers this experience to polymer-based composites. Dans le cadre du projet PolyFoleR, le Fraunhofer FEP, en collaboration avec le Fraunhofer UMSICHT, a développé le processus de revêtement lui-même ainsi que des méthodes de mesure et d'évaluation de la conductivité électrique et du comportement à la corrosion dans des conditions proches de la pratique. Cela a permis de créer une boîte à outils comprenant le contrôle du processus, le prétraitement, l'optimisation de la température et la caractérisation, ce qui permet d'aborder différents matériaux composites de manière flexible. À l'avenir, les résultats obtenus pourront être transférés à des concepts de production continue tels que les lignes de production de rouleau à rouleau ou de feuille à feuille.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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