Revestimento inovador para componentes de hidrogénio
Maior desenvolvimento do revestimento de titânio para placas bipolares compósitas
Anúncios
A indústria do hidrogénio exige grandes quantidades de componentes fiáveis e económicos. As placas bipolares em células de combustível e electrolisadores desempenham um papel central neste contexto. Os investigadores do Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology FEP desenvolveram um processo de revestimento a vácuo já estabelecido, de modo a que as películas finas compactas de titânio possam agora ser depositadas em placas bipolares compostas - com boa condutividade eléctrica e proteção contra a corrosão, sem exceder o limite crítico de temperatura dos materiais compósitos à base de polímeros. Os resultados da investigação serão apresentados de 8 a 10 de abril de 2026, no Manufacturing World Nagoya, no Japão.
Película de composto polimérico como material de base para a produção de placas bipolares rentáveis e de elevado desempenho para a produção de hidrogénio
Copyright: Fraunhofer UMSICHT
Compósito em vez de titânio sólido: reduzir custos, manter o desempenho
Atualmente, as placas bipolares feitas de titânio são frequentemente utilizadas em electrolisadores PEM e células de combustível. São resistentes à corrosão, mas caras. As placas bipolares compósitas à base de polímero-grafite são consideravelmente mais económicas e leves, mas requerem uma camada protetora e funcional adequada para se manterem estáveis e condutoras de eletricidade a longo prazo no ambiente agressivo e ácido.
É aqui que entra o trabalho da Fraunhofer FEP: Com base numa linha de revestimento por feixe de electrões já qualificada, foi desenvolvida uma abordagem de revestimento para placas bipolares compósitas que combina as vantagens materiais dos materiais compósitos com as propriedades funcionais de uma camada de titânio.
Processo avançado: camada densa de titânio a uma temperatura limitada
O revestimento é realizado utilizando evaporação por feixe de electrões ativado por plasma (EB-PVD com SAD) num sistema de vácuo. Foi necessário conciliar dois requisitos: Por um lado, as camadas de titânio devem ser eletricamente altamente condutoras e resistentes à corrosão; por outro lado, o material compósito sensível à temperatura não deve ser aquecido acima de um limite de temperatura definido durante o processo.
Para tal, o processo estabelecido foi adaptado aos novos substratos, foram selecionados pré-tratamentos adequados para a superfície rugosa do compósito e a carga térmica nas placas foi cuidadosamente controlada. As medições e simulações de acompanhamento da distribuição de temperatura ajudaram a definir janelas de processo nas quais podem ser depositadas películas finas compactas de titânio com baixa resistência de contacto específica da área e proteção eficaz contra a corrosão - sem exceder a temperatura permitida do plástico. Isto proporciona uma abordagem escalável para tornar funcionais as placas bipolares compósitas de baixo custo para utilização em células de combustível e electrolisadores.
"As nossas investigações demonstram que as placas bipolares compósitas podem ser equipadas funcionalmente com finas camadas de titânio, de tal forma que se tornam uma verdadeira alternativa às placas de titânio sólido - mantendo os limites de temperatura dos polímeros", explica o Dr. Stefan Saager, Diretor do grupo de Revestimentos para Metais e Tecnologia Energética da Fraunhofer FEP. "Isto abre novas perspectivas para soluções de fabrico rentáveis e de elevada produtividade na tecnologia do hidrogénio."
Do processo-piloto à aplicação
Este novo trabalho baseia-se em desenvolvimentos anteriores no revestimento a alta velocidade de folhas metálicas para placas bipolares e transfere esta experiência para compósitos à base de polímeros. Como parte do projeto PolyFoleR, a Fraunhofer FEP, em colaboração com a Fraunhofer UMSICHT, desenvolveu o próprio processo de revestimento e métodos de medição e avaliação da condutividade eléctrica e do comportamento de corrosão em condições quase práticas. Foi assim criado um conjunto de ferramentas que inclui o controlo do processo, o pré-tratamento, a otimização da temperatura e a caraterização, o que permite abordar de forma flexível diferentes materiais compósitos. No futuro, os resultados alcançados podem ser transferidos para conceitos de produção contínua, tais como linhas de rolo a rolo ou folha a folha.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Outras notícias do departamento Pesquisa e desenvolvimento
