La plaque bipolaire, également appelée plaque collectrice, est un composant essentiel de la pile à combustible. Elle assure la séparation du combustible et de l'oxydant, empêchant ainsi la pénétration des gaz ; elle collecte et conduit le courant, avec une conductivité élevée ; le canal d'écoulement, conçu et fabriqué, permet une distribution homogène des gaz vers la couche réactionnelle de l'électrode. Il existe plusieurs procédés de laminage pour les plaques bipolaires en graphite.
1. Méthode de laminage de plaques multicouches :
Procédé de fabrication d'une machine à laminer en continu multicouche : le placage est tiré de la bobineuse, puis enduit de colle sur ses deux faces grâce à un rouleau d'application de liant. Le placage et la bobineuse sont ensuite combinés pour former une plaque de trois couches d'épaisseur. L'épaisseur est ensuite ajustée à l'aide d'un rouleau de laminage. La plaque est ensuite introduite dans un four pour être chauffée et séchée. L'épaisseur est contrôlée par un système de laminage afin d'atteindre les dimensions spécifiées, puis la plaque est envoyée dans un four de cuisson. Une fois le liant carbonisé, la plaque est finalement mise en forme par un rouleau presseur.
L'utilisation d'une méthode de laminage continu permet de presser des plaques de graphite flexibles de 0,6 à 2 mm d'épaisseur, ce qui est plus avantageux qu'une machine à laminer une seule couche. Cependant, l'épaisseur de la plaque engendre des problèmes de décollement des couches, ce qui complique son utilisation. En effet, un excès de gaz s'accumule entre les couches pendant le pressage, empêchant une bonne adhérence. Pour y remédier, il est nécessaire de résoudre le problème d'évacuation des gaz lors du processus de pressage.
Le laminage de plaques monocouches, bien que la plaque de pression soit lisse, ne permet pas d'obtenir une épaisseur excessive. En effet, une épaisseur trop importante rend difficile l'obtention d'une uniformité et d'une densité optimales. Pour fabriquer des plaques épaisses, on superpose et presse des panneaux multicouches afin de former des panneaux composites multicouches. Un liant est ajouté entre chaque couche avant le laminage. Après formage, le panneau est chauffé pour carboniser et durcir le liant. Ce procédé de laminage multicouche est réalisé sur une machine de laminage continu multicouche.
2. Méthode de laminage continu de plaques monocouches :
La structure du rouleau se compose de : (1) trémie pour graphite à vis sans fin ; (2) dispositif d'alimentation par vibration ; (3) bande transporteuse ; (4) quatre rouleaux de pression ; (5) une paire de réchauffeurs ; (6) rouleau pour contrôler l'épaisseur de la feuille ; rouleaux pour le gaufrage ou le motif ; (8) et rouleau ; (9) couteau de coupe ; (10) rouleau de produit fini.
Ce procédé de laminage permet de presser du graphite flexible en feuilles sans aucun liant, et l'ensemble du processus est réalisé sur un équipement spécial muni de rouleaux.
Procédé de fabrication : du graphite de haute pureté est introduit dans le dispositif d’alimentation depuis la trémie et tombe sur le convoyeur. Après un laminage par rouleaux de pression, une couche de matériau d’une épaisseur déterminée est formée. Un dispositif de chauffage génère une température élevée afin d’éliminer les gaz résiduels et d’expanser une dernière fois le graphite non expansé. Le matériau ainsi formé est ensuite acheminé vers le rouleau de contrôle d’épaisseur et pressé à nouveau selon les dimensions spécifiées, afin d’obtenir une plaque plane d’épaisseur uniforme et de densité donnée. Enfin, après découpe, le fût fini est enroulé.
Le procédé de laminage décrit ci-dessus pour les plaques bipolaires en graphite est présenté ci-dessus. J'espère que ces informations vous seront utiles. Les matériaux carbonés comprennent le graphite, les matériaux carbonés moulés et le graphite expansé (flexible). Les plaques bipolaires classiques sont fabriquées en graphite dense et usinées pour former des canaux de circulation de gaz. La plaque bipolaire en graphite présente des propriétés chimiques stables et une faible résistance de contact avec l'MEA.
Date de publication : 23 octobre 2023