Bronkhorst
Note d'application

Tests d'étanchéité des piles à combustible

Le principe des piles à combustible est que l’hydrogène et l’oxygène ne réagissent pas directement entre eux, mais de manière indirecte et contrôlé. Ces réactifs sont fournis sur des parties séparées de la pile à combustible, et ils réagissent entre eux à l’intérieur de la pile à combustible, l’eau étant le produit de réaction. Cela génère un courant électrique qui peut être transmis à un moteur électrique d’un véhicule. 

Afin d’éviter une réaction directe prématurée de l’hydrogène et de l’oxygène, qui entraînerait une baisse de performance de la pile à combustible, il ne doit pas y avoir de courts-circuits ou de courant de fuite entre le côté hydrogène et le côté oxygène, et aucun des côtés ne doit être bloqué. 

Pour les constructeurs automobiles, il est important de travailler avec des piles à combustible dont les stacks sont de haute qualité. Les stacks sont des plaques métalliques qui sont assemblées parallèlement pour former une pile à combustible. Le nombre de plaques métalliques dépend de la capacité. Lors de l’assemblage, des élastomères ou d’autres particules ont pu se glisser entre les plaques, ce qui n’est pas souhaitable. Le distributeur de Bronkhorst, Wagner Mess- und Regeltechnik, a aidé un constructeur automobile en lui fournissant des instruments capables d’effectuer ce contrôle de qualité.

Pile à combustible pour l'industrie automobile

Exigences de l'application

Dans la procédure qualité de notre client, un des points consiste à vérifier la qualité de la pile à combustible. Il faut définir une valeur de résistance à l’écoulement optimale et, en appliquant un débit de gaz et en mesurant une augmentation ou une baisse de pression, la résistance à l’écoulement peut être quantifiée. Une résistance à l’écoulement trop faible indique une fuite, et une résistance à l’écoulement trop élevée indique que la pile à combustible est partiellement bloquée. Ces tests doivent être effectués aussi bien du côté hydrogène que du côté oxygène de la pile à combustible.

Caractéristiques importantes

  • Contrôle qualité : inspection des composants des piles à combustible.
  • Reproductibilité
  • Pureté du gaz
  • Régulation du débit et de la pression
  • Flexibilité
     


Solution adoptée

La solution de Bronkhorst consiste en deux systèmes de débit/pression combinés. L’utilisateur peut décider pendant les tests s’il préfère réguler la pression et mesurer le débit ou réguler le débit et mesurer la pression. Les deux options sont possibles. 

Chacune des combinaisons débit/pression est composée d’un régulateur de débit massique de gaz EL-FLOW Select pour l’air ou l’azote, et d’un transmetteur de pression EL-PRESS. L'un des deux systèmes est relié au côté oxygène (cathode) de la pile à combustible, et l’autre au côté hydrogène (anode), de sorte que les côtés cathode et anode sont mesurés séparément.

Avant que le gaz n’entre dans le système de débit/pression, il passe au travers de filtres afin d’éliminer toutes les particules solides qui pourraient être présentes dans le gaz. Les deux tests sont effectués en parallèle, une fois en entrée et une fois en sortie. 

Schéma fluidique pour les tests d'étanchéité des piles à combustible
Schéma fluidique

En fonction du type et de la taille de la pile à combustible, le client définit une plage de pression/débit. Lorsque les résultats des mesures correspondent à cette plage, la pile à combustible est validée. L’un des points essentiels dans le contrôle qualité, pour valider ou non une pile à combustible, est de mettre l’accent sur la reproductibilité des résultats de tests.

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Polymer electrolyte membrane fuel cell PEMFC

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