Production d'hydrogène
Sur Terre, l'hydrogène est toujours combiné à d'autres éléments. L'une des combinaisons les plus connues et les plus courantes est sa combinaison avec l'oxygène, qui forme de l'eau. Afin de produire de l'hydrogène vert, les molécules d'hydrogène et d'oxygène de l'eau sont séparées selon le procédé d'électrolyse qui utilise de l'électricité issue des énergies renouvelables. Ce procédé est notamment réalisé avec des membranes échangeuses de protons (PEM). Elles sont situées dans des cellules dites PEM, qui sont constituées de différentes couches : une cathode et une anode entourent la membrane et sont chacune pourvue de couches catalytiques. Ces couches forment l'assemblage membrane-électrode (MEA). Avec une couche de diffusion gazeuse des deux côtés et deux plaques bipolaires (BPP), elles forment une cellule électrolytique PEM. Pour obtenir les rendements les plus élevés possibles dans la production industrielle d'hydrogène, plusieurs de ces cellules sont empilées ici.
Une cellule électrolytique PEM se compose de plusieurs couches.
Production automatisée de cellules PEM et de piles PEM
Jusqu'à présent, l'assemblage des couches individuelles d'une pile PEM était principalement effectué manuellement et prenait beaucoup de temps. Afin de pouvoir réaliser une production de masse de manière efficace et économique, une automatisation accrue de la production de piles est nécessaire. Par exemple, des bras robotisés peuvent empiler les couches d'une cellule électrolytique PEM et placer alternativement des assemblages membrane-électrode et des plaques bipolaires l'un sur l'autre. Pour éviter toute erreur, divers produits Pepperl+Fuchs sont adaptés à la production automatisée.
Une technologie de détecteur innovante prend en charge la production automatisée de piles PEM.
Lors de la production de cellules PEM et de piles, il faut veiller à ce qu'aucune couche ne soit empilée sur elle-même. Si deux assemblages membrane-électrode (MEA) sont accidentellement placés l'un sur l'autre, la cellule PEM ne fonctionne pas et la pile est inutilisable. Pour éviter cela, des détecteurs de double feuille Pepperl+Fuchs sont utilisés. Ils sont capables de reconnaître des superpositions de couches en détectant les couches limites, c'est-à-dire la transition vers un entrefer. Ainsi, ils garantissent que le bras robotisé ne saisit qu'un MEA à la fois et n'en empile pas deux accidentellement.
Les doubles couches de plaques bipolaires (BPP) doivent également être évitées lors de la production de cellules PEM. Les détecteurs ultrasoniques de haute précision de la série F77 peuvent aider à détecter de telles doubles couches. En mesurant la distance jusqu'à la plaque du dessous avec une précision de 0,2 mm, ils peuvent déduire la hauteur de la plaque et par conséquent détecter si deux BPP sont accidentellement superposées.
L'empilement des différentes couches de cellules PEM doit être très précis. Les détecteurs optoélectroniques en mode barrage de Pepperl+Fuchs peuvent vous aider à positionner précisément les couches. Ils sont capables de détecter les bords avec une grande précision et peuvent donc détecter de manière fiable les éventuelles couches saillantes.
Communication via l'interface IO-Link
Les détecteurs innovants de Pepperl+Fuchs pour la production automatisée de piles PEM sont dotés d'interfaces IO-Link standardisées. Cela permet aux utilisateurs de créer et de modifier des paramètres, mais aussi d'interroger des données d'état. Les maîtres IO-Link associés transmettent ces données à des systèmes de plus haut niveau via OPC UA afin qu'elles puissent être utilisées pour des analyses et des simulations notamment. Les détecteurs utilisés répondent donc à toutes les exigences de la production moderne de l'Industry 4.0.
Interface ouverte multi-fournisseur standardisée à l'échelle internationale, IO-Link fait partie intégrante des solutions Sensorik4.0® de Pepperl+Fuchs. Découvrez la technologie de communication intelligente…
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