Comment sont fabriquées les membranes PEM, AEM et AEL
Les membranes PEM, AEM et AEL diffèrent par leur chimie et leur application, mais leur fabrication suit des étapes similaires : enduction, durcissement, lamination et découpe. Chaque étape influence les performances de la membrane et sa durée de vie dans un électrolyseur ou une pile à combustible. Les sections ci-dessous décrivent ce qu’exige chaque étape.
Enduction
L’enduction applique le matériau échangeur d’ions, sous forme de solution ou de dispersion du polymère de la membrane, sur un support. La couche doit avoir une épaisseur homogène sur toute la largeur, car elle détermine à la fois la capacité d’échange ionique et les propriétés mécaniques de la membrane.
Durcissement
Le durcissement solidifie et stabilise la couche enduite. Il donne à la membrane sa résistance mécanique et l’aide à conserver sa structure en fonctionnement, en milieu humide comme sec. La température et la durée doivent être contrôlées de près, pour que chaque mètre de membrane reçoive le même traitement.
Découpe
Les membranes et les MEA doivent être découpées à la bonne dimension pour s’intégrer dans un stack d’électrolyseur ou une pile à combustible. La coupe doit être nette, sans bords effilochés ni délaminage, et la manipulation ne doit pas endommager le matériau. En production de série, la découpe à l’emporte-pièce est souvent utilisée pour sa rapidité et sa régularité. Pour le développement et les changements de format fréquents, une méthode plus flexible peut être le meilleur choix.
Configurations MEA : 3, 5 ou 7 couches
Un assemblage membrane-électrodes (MEA) se construit par couches. Une MEA 3 couches est la membrane revêtue de catalyseur. Une MEA 5 couches ajoute une couche de diffusion de gaz de chaque côté. Une MEA 7 couches ajoute aussi les joints ou subgaskets, le cadre qui assure l’étanchéité de la MEA dans le stack. Chaque couche supplémentaire doit être laminée avec le même alignement et la même pression, sans emprisonner d’air ni endommager la couche catalytique.
De l’étude de faisabilité à la production
Chaque projet hydrogène est différent, et beaucoup commencent petit. C’est pourquoi nous partons de vos matériaux, de votre format de membrane et de vos objectifs. Si c’est utile, une étude de faisabilité montre ce qui est possible avant de construire une machine. Ensuite, nous définissons avec vous ce qu’une machine de R&D ou pilote doit faire, et comment le procédé peut évoluer vers la production. L’ingénierie, la production et le service sont réunis sous un même toit à Raalte, aux Pays-Bas : vous travaillez directement avec les personnes qui conçoivent et construisent la machine.
Là où notre expérience en lamination s’applique :
- Lamination : assembler des couches sous pression, température et alignement contrôlés.
- Découpe : refente, découpe à l’emporte-pièce et coupe en feuilles de films et de laminés.
- Enroulement et manutention : procédés rouleau à rouleau, rouleau à feuille et feuille à rouleau avec tension de bande régulée.
Vous travaillez sur un projet de membranes à hydrogène ou de MEA ? Parlez-nous de vos matériaux et de votre procédé. Nous réfléchissons volontiers avec vous dès les premières étapes.