Contrôle qualité pour les systèmes de piles à combustible
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Contrôle qualité pour
Systèmes de piles à combustible

Des composants fiables grâce aux données d'inspection et de qualité

Gestion de la qualité des systèmes de piles à combustible

Gestion de la qualité des systèmes de piles à combustible

Inspection de précision des différents composants de la cellule

Composée d'une plaque bipolaire (BPP) et d'un assemblage membrane-électrode (MEA), chaque pile à combustible de l'empilement est connectée en série et donc cruciale pour la qualité globale du système. Pour répondre aux exigences les plus strictes, elles doivent être inspectées au niveau de leur revêtement, des défauts de surface potentiels, y compris la contamination, et du cordon de soudure.

Les solutions ZEISS permettent de répondre aux exigences de qualité tout au long de la chaîne de valeur de la production de systèmes de piles à combustible. Le matériel et le logiciel fonctionnent en tandem pour générer des rapports clairs sur les composants.

Couverture complète des applications des systèmes de piles à combustible

Comme les systèmes de piles à combustible fournissent la totalité de l'énergie nécessaire à la transmission électrique, tous les composants du système doivent être produits conformément aux normes les plus strictes afin de permettre un approvisionnement fiable. De la plaque bipolaire et de l'assemblage de l'électrode à membrane aux composants périphériques supplémentaires, la gamme ZEISS vous permet d'effectuer des inspections détaillées. Cliquez sur les liens ci-dessous pour découvrir nos solutions de contrôle qualité dédiées aux applications des systèmes de piles à combustible.

Plaque bipolaire

Plaque bipolaire

Inspection de la qualité des cellules

Une pile comporte généralement plus d'une centaine de piles à combustible individuelles. La production efficace d'énergie électrique dépend de la qualité garantie de chaque cellule. La plaque bipolaire assure une stabilité mécanique, garantissant la circulation des fluides et la connexion électrique entre les cellules adjacentes de la série.

Assemblage de l'électrode à membrane

Assemblage de l'électrode à membrane

Inspection des membranes et des électrodes

Une réaction chimique dans l'assemblage membrane-électrode (AME) est la source d'énergie électrique dans la pile. Deux électrodes sont placées de chaque côté de l'AME et abritent les catalyseurs correspondants. Ces électrodes sont appliquées sur les deux côtés de la membrane (CCM) ou sur la couche de diffusion de gaz correspondante (CCL).

Composants périphériques

Composants périphériques

Inspection de la qualité des composants

Outre la pile à combustible, de nombreux autres composants entrent en ligne de compte dans le système. L'hydrogène nécessaire à la réaction chimique est transporté par un système de tuyauterie. L'oxygène est obtenu à partir de l'air ambiant et traité à l'aide de pompes, de filtres, de séparateurs d'eau, etc. L'efficacité des systèmes de piles à combustible dépend de la qualité des composants.

Les ZEISS eMobility Solutions à chaque étape de la fabrication

Blue Line pour le système de pile à combustible

  • Formation de la microstructure et découpe d'une plaque polaire unique
    Passerelle de qualité 1 :

    Formation de la microstructure et découpe d'une plaque polaire unique

    Géométrie 2D et 3D

    Défis

    • Nécessité de maintenir un flux libre de gaz et de liquide de refroidissement à travers des microstructures spécialement conçues
    • Les dégradations telles que la formation de bavures doivent être détectées pour préserver la qualité
    • La précision dimensionnelle des contours extérieurs, des évidements et des éléments géométriques doit être assurée pour l'alignement des piles

    Vos avantages avec ZEISS

    • Mesure de la lumière blanche chromatique à l'aide du capteur ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS avec palpeur rotatif
    • Imagerie en profondeur par micrographie 3D polie avec le microscope optique ZEISS Axio Imager 2
    • Préparation idéale pour l'assemblage et l'empilage de plaques avec mesure sans contact des contours à l'aide de ZEISS O-INSPECT
  • Revêtement des plaques polaires
    Passerelle de qualité 2 :

    Revêtement des plaques polaires

    Inspection du revêtement et détection des défauts

    Défis

    • Le revêtement des plaques polaires est essentiel à la protection contre la corrosion et doit être analysé pour détecter les fissures, les bulles et autres défauts
    • La fine couche d'acier sur le BPP présente un risque de défauts de surface qui peuvent nuire à l'efficacité ou provoquer une défaillance totale

    Vos avantages avec ZEISS

    • Inspection sans contact et mesure de l'épaisseur de la couche avec les images du microscope ZEISS Axio Imager
    • Imagerie et évaluation automatisées à haute résolution avec ZEISS O-INSPECT duo
    • Quantification à l'échelle nanométrique de la rugosité et de la topographie des plaques revêtues avec le microscope confocal à grand champ ZEISS Smartproof 5
  • Soudage en plaques bipolaires
    Passerelle de qualité 3 :

    Soudage en plaques bipolaires

    Inspection des soudures et géométrie 3D

    Défis

    • L'alignement latéral des plaques individuelles et la hauteur totale sont essentiels au bon fonctionnement
    • Garantir la libre circulation du gaz et du liquide de refroidissement, le respect des tolérances d'empilement des cellules et l'efficacité des piles à combustible
    • La plaque bipolaire est formée de deux demi-plaques soudées, le cordon de soudure étant crucial pour la conductivité et la stabilité mécanique

    Vos avantages avec ZEISS

    • Capturez la structure 3D des deux côtés avec le capteur ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS
    • Scan 3D non destructif pour l'évaluation de la géométrie 3D, y compris l'alignement latéral et les écarts d'épaisseur
    • Données 3D détaillées et précises en haute résolution provenant du ZEISS METROTOM 1500 CT ou du microscope à rayons X ZEISS Xradia Versa 620
  • Revêtement et découpe des couches
    Passerelle de qualité 4 :

    Revêtement et découpe des couches

    Formation de fissures et géométrie 2D

    Défis

    • Le revêtement de la couche d'électrode ultra-mince doit être analysé pour détecter les fissures, les bulles, la contamination par des particules et l'inhomogénéité
    • La position et l'orientation des différentes couches influencent l'efficacité de la conversion énergétique dans la pile à combustible
    • L'analyse géométrique en 2D doit être effectuée sur des couches individuelles afin de déterminer les dimensions des arêtes et des évidements
    • Nécessité d'une AME entièrement exempte de défauts pour obtenir des performances optimales

    Vos avantages avec ZEISS

    • Analyse des fissures à l'aide d'un microscope optique ZEISS Axio Imager et de microscopes électroniques à balayage tels que ZEISS GeminiSEM
    • Déterminer la taille et la position de l'évidement ainsi que la marge de revêtement par rapport à l'arête de référence
    • Mesure facile de ces caractéristiques avec la technologie de détection sans contact des arêtes et le rétroéclairage intégré dans ZEISS O-INSPECT
    • Acquisition d'images et détection de défauts avec ZEISS O-INSPECT duo
  • Empilage AME
    Passerelle de qualité 5 :

    Empilage AME

    Analyse des couches, analyse des volumes et propreté technique

    Défis

    • Éviter la contamination pour garantir le fonctionnement, la qualité et la durée de vie des piles à combustible
    • Garantir la cohérence des couches et des propriétés de l'AME en testant des sections d'échantillons
    • Analyse de volume en 3D pour le développement de processus et la compréhension des défauts
    • Inspection complète de toutes les AME pour détecter les défauts de revêtement afin d'éviter toute baisse de performance

    Vos avantages avec ZEISS

    • Particules identifiées avec le microscope ZEISS Axio Zoom V.16, analysées par microscopie électronique, traitées avec le logiciel ZEISS
    • Capturer la taille, la forme, la quantité, la composition, l'origine et le contenu métallique des particules > 5 μm
    • Analyser la continuité et l'épaisseur des couches avec ZEISS Axio Imager
    • Acquisition non destructive de volumes en 3D avec le microscope à rayons X ZEISS Xradia 620 Versa et son grossissement à deux niveaux
  • Empilement final des piles à combustible
    Passerelle de qualité 6 :

    Empilement final des piles à combustible

    Analyse des couches et des volumes

    Défis

    • Contrôler les piles à combustible empilées (BPP et AME) pour s'assurer de la cohérence des couches de l'empilement et de leurs propriétés
    • Améliorer le développement des processus et la compréhension des défauts grâce à l'analyse des volumes en 3D

    Vos avantages avec ZEISS

    • Analyser de petits échantillons à l'aide de la technologie des rayons X pour garantir la continuité de la couche
    • Analyser les géométries et l'alignement des piles avec le capteur confocal de lumière blanche sans contact ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS

Un aperçu supplémentaire du contrôle qualité pour les systèmes de piles à combustible

  • Mesure d'une plaque bipolaire de pile à combustible : des tâches de mesure multiples gérées par la technologie de précision ZEISS
  • Mesure et inspection sans contact des plaques bipolaires avec le système 2-en-1 ZEISS O-INSPECT duo

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