Solutions ZEISS eMobilité

Contrôle qualité pour les systèmes de piles à combustible

Des composants fiables grâce aux données d'inspection et de qualité
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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 joue donc un rôle crucial dans la qualité globale du système. Pour garantir la conformité 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.

Precision inspection of individual cell components

Couverture complète des applications des systèmes de piles à combustible

Les systèmes de piles à combustible fournissant la totalité de l'énergie nécessaire à la propulsion électrique, tous les composants du système doivent être fabriqués 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, vous pouvez toujours effectuer des inspections détaillées avec le portefeuille ZEISS. Cliquez sur les liens ci-dessous pour découvrir nos solutions de contrôle qualité dédiées aux applications des systèmes de piles à combustible.

Cell quality inspection

Plaque bipolaire

Contrôle de la qualité des cellules

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

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 des gaz (CCL).

Membrane and electrode inspection
Component quality inspection

Composants périphériques

Inspection de la qualité des composants

Outre la pile à combustible, de nombreux éléments entrent en jeu 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 solutions eMobilité de ZEISS à chaque étape de la fabrication

Ligne bleue pour le système de pile à combustible

Portail 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.
  • La dégradation, telle que la formation de bavures, doit être détectée 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 bénéfices avec ZEISS

  • Mesure chromatique de la lumière blanche à l'aide du capteur ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS avec tête de sonde rotative
  • Micrographie 3D polie en profondeur avec le microscope optique ZEISS Axio Imager 2
  • Préparation idéale pour l'assemblage et l'empilage de plaques grâce à la mesure optique des contours à l'aide de ZEISS O-INSPECT
ZEISS KMGs
Solutions ZEISS de Microscopie
Portail 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 les BPP présente un risque de défauts de surface qui peuvent nuire à l'efficacité ou entraîner une défaillance totale.

Vos bénéfices avec ZEISS

  • Inspection optique 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 champ large ZEISS Smartproof 5
ZEISS VMMs
Solutions ZEISS de Microscopie
Portail 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.
  • Assurer la libre circulation du gaz et du liquide de refroidissement, le respect des tolérances d'empilement des cellules et l'efficacité de la pile 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 bénéfices avec ZEISS

  • Capturez la structure 3D des deux côtés avec le capteur ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS.
  • Numérisation 3D non destructive 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 scanner ZEISS METROTOM 1500 ou du microscope à rayons X ZEISS Xradia Versa 620
ZEISS KMGs
Solutions ZEISS à rayons X
Portail qualité 4 :

Revêtement et découpe des couches

Formation de fissures et géométrie 2D

Défis

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

Vos bénéfices 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
  • Détermination de la taille et de la position de l'évidement, ainsi que de la marge du revêtement par rapport à l'arête de référence
  • Mesure facile de ces caractéristiques grâce à la technologie de détection optique des bords et au rétroéclairage intégré de ZEISS O-INSPECT.
  • Acquisition d'images et détection de défauts avec ZEISS O-INSPECT duo
ZEISS VMMs
Solutions ZEISS de Microscopie
Portail qualité 5 :

Empilage MEA

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 des volumes en 3D pour le développement des procédés et la compréhension des défauts
  • Inspecter complètement toutes les AME pour détecter les défauts de revêtement afin d'éviter toute baisse de performance.

Vos bénéfices 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.
  • Analyse de la continuité et de l'épaisseur des couches avec l'imageur Axio de ZEISS
  • Acquisition non destructive de volumes 3D avec le microscope à rayons X ZEISS Xradia 620 Versa et son grossissement à deux niveaux.
ZEISS Microscopy Solutions
Solutions ZEISS à rayons X
Portail qualité 6 :

Empilement final des piles à combustible

Analyse des couches et des volumes

Défis

  • surveiller les piles à combustible empilées (BPP et MEA) pour garantir la cohérence des couches de la pile et de leurs propriétés
  • Améliorer le développement des procédés et la compréhension des défauts grâce à l'analyse des volumes en 3D

Vos bénéfices avec ZEISS

  • Analyser de petits échantillons à l'aide de la technologie des rayons X pour garantir la continuité des couches
  • Analyser les géométries d'empilage et l'alignement avec le capteur confocal de lumière blanche sans contact ZEISS DotScan sur une MMT ZEISS.
Solutions ZEISS à rayons X
Logiciel de qualité ZEISS

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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