Dans un contexte d'accélération de la transition énergétique mondiale, les piles à combustible à hydrogène, vecteurs importants d'énergie propre, offrent des perspectives de développement sans précédent. L'ensemble membrane-électrode (MEA), composant essentiel de la pile, influe directement sur l'efficacité et la durée de vie de l'ensemble du système. Parmi les paramètres étudiés, le procédé de fabrication du papier carbone de la couche de diffusion gazeuse (GDL), et plus particulièrement les étapes de polymérisation et de moulage, détermine directement la porosité, la conductivité et la résistance mécanique de la GDL.
Quatre principaux problèmes et solutions dans la production de papier carbone GDL
Pour les fabricants de papier carbone GDL destiné aux piles à combustible à hydrogène, la clé du succès réside dans leur capacité à produire un papier carbone haute performance d'une excellente homogénéité, de manière stable, efficace et économique. Les équipements de production traditionnels (presses à plat et presses à rouleaux, par exemple) constituent de nombreux obstacles à la production à grande échelle.
Point faible n° 1 : Faible homogénéité du produit, faible rendement et difficultés de livraison à grande échelle
Problème traditionnel : Les presses à plat traditionnelles sont sensibles à la précision de traitement des plaques de pressage à chaud et à leur déformation thermique après chauffage, ce qui entraîne une forte irrégularité d’épaisseur du papier carbone polymérisé. De plus, la méthode de pressage intermittente ne permet de produire que des feuilles de dimensions spécifiques, empêchant ainsi de fournir aux clients des rouleaux de différentes tailles. Le pressage par rouleaux traditionnel applique une pression par contact linéaire, celle-ci diminuant du centre vers les extrémités des rouleaux. Il en résulte un papier carbone tendu au centre et lâche sur les bords, ce qui provoque une épaisseur irrégulière et une distribution des pores non homogène. Même au sein d’un même lot, voire d’une même feuille de papier carbone, les performances peuvent fluctuer, avec des rendements avoisinant les 85 % à long terme, ce qui représente un risque important pour les commandes importantes.
Solution de pression isostatique Mingke : La technologie isostatique permet d’obtenir une véritable pression uniforme par « contact de surface », conformément à la loi de Pascal en mécanique des fluides. Similaire à la pression hydrostatique des grands fonds marins, elle s’exerce uniformément sur chaque point du papier carbone, quelle que soit la direction.
RésultatsEffet:
- Constance de l'épaisseur :Stabiliser les tolérances d'épaisseur d'une douzaine de microns à une valeur inférieure à±3μm.
- Uniformité des pores : La porosité peut être maintenue de manière constante à un niveau élevé de 70 % ±2 %.
- Amélioration du rendement : Le taux de rendement est passé de 85 % à plus de 99 %, permettant une livraison stable, à grande échelle et de haute qualité.
Point faible n° 2 : Faible efficacité de production, importants goulets d’étranglement en matière de capacité et coûts élevés
Dilemme traditionnel : La plupart des procédés de lamination de haute qualité fonctionnent par lots, comme un four domestique, où une fournée est cuite à la fois. Le rythme de production est lent, les équipements sont fréquemment mis en marche et arrêtés, la consommation d’énergie est élevée, la main-d’œuvre est indispensable et la capacité maximale est rapidement atteinte.
Solution isostatique Mingke : La presse isostatique à double courroie est essentiellement conçue comme un « tunnel haute température et haute pression » fonctionnant en continu. Le substrat entre par une extrémité, subit un processus complet de compactage, de durcissement et de refroidissement, puis est évacué en continu par l’autre extrémité.
Effets de la solution :
- Gain de production : Permet une production continue 24 heures sur 24, avec des vitesses atteignant 0,5 à 2,5 mètres par minute et une production annuelle pouvant atteindre 1 million de mètres carrés par ligne de production, augmentant l'efficacité de plus de cinq fois.
- CoûtDilutionL’effet d’échelle de la production en continu réduit considérablement les coûts d’amortissement, d’énergie et de main-d’œuvre par mètre carré.Les mesures ontmontrernque les coûts de production globaux peuvent être réduits de 30 %.
- Économies de main-d'œuvre : Un niveau élevé d'automatisation permet une réduction de 67 % du nombre d'opérateurs par poste.
Point faible n° 3 : Fenêtre de processus étroite, coûts de débogage élevés liés aux essais et erreurs, et innovation limitée
Dilemme traditionnel : les performances du papier carbone GDL sont extrêmement sensibles aux courbes de température et de pression. Les équipements traditionnels ne permettent pas un contrôle précis de la température et ne possèdent qu’une seule courbe de pression, ce qui rend difficile la reproduction fidèle du processus optimal de laboratoire. Vous souhaitez tester une nouvelle formule ou une nouvelle structure ? Le cycle de mise au point est long, le taux de défauts élevé et le coût des essais et erreurs prohibitif.
Solution de pression statique Mingke : Offre une plateforme de processus extrêmement flexible et contrôlable avec précision.
Effets de la solution :
- Contrôle précis de la température : Contrôle indépendant de la température multizone avec une précision allant jusqu'à ±0,5℃, assurant un durcissement parfait de la résine.
- Pression réglable : La pression peut être réglée et maintenue avec précision dans la plage de 0 à 12 bars pour une uniformité optimale.
- ProcessusSauvetageUne fois les paramètres optimaux trouvés, ils peuvent être « verrouillés » en un seul clic dans le système, garantissant une reproductibilité du processus à 100 % et assurant des performances stables du produit.
- Renforcer la R&D : Nanjing Mingke possède actuellement deux entreprises de R&D.doubleLes presses isostatiques à bande offrent une plateforme d'essai fiable et industrialisable pour la recherche et le développement de nouveaux matériaux et structures, réduisant considérablement les obstacles à l'innovation et les risques. Parallèlement, pour les jeunes entreprises disposant d'un capital initial limité et rencontrant des difficultés d'acquisition d'équipement, des services de fabrication à façon en petites séries, d'une durée d'une semaine à un mois, peuvent être proposés afin d'améliorer leurs capacités de livraison de produits en papier carbone, de faciliter la mise en place d'une production pilote préliminaire et de réduire les investissements initiaux importants en équipements.réduirerisques.
Point sensible n°4 :Résidus de colle de polymérisation de résine phénolique, perte importante de papier antiadhésif ou de matériau auxiliaire d'agent de démoulages.
Problème traditionnel : après polymérisation de la résine phénolique, le démoulage s’avère complexe. Les entreprises traditionnelles utilisent généralement des agents de démoulage ou du papier antiadhésif, mais ces produits de haute qualité sont onéreux et leur consommation importante lors de la production augmente le coût de fabrication du papier carbone, ce qui nuit à la compétitivité des prix sur le marché.
Solution isostatique Mingke : La presse isostatique à double courroie en acier de Mingke permet aux clients de choisir des courroies de presse en acier chromé.
Effet de la solution : Des tests internes menés à l’usine Mingke avec des bandes d’acier chromées pour le durcissement de papier carbone ont démontré que, comparativement aux bandes d’acier traditionnelles, les bandes chromées offrent une meilleure polymérisation de la résine et un démoulage plus efficace. Les résidus de colle sont plus faciles à éliminer et, grâce à une brosse de nettoyage mobile, les traces de colle restantes sur la surface de la bande s’enlèvent aisément, permettant ainsi aux clients de réduire leurs coûts en agents et papiers de démoulage. La couche de chrome améliore considérablement la dureté et la résistance à l’usure de la bande. De plus, le film d’oxyde dense formé par cette couche bloque efficacement l’érosion par l’oxygène, l’eau et autres agents corrosifs, prolongeant ainsi la durée de vie de la bande.
Pour les utilisateurs qui ont longtemps dépendu d'équipements importés, Nanjing Mingke, en tant qu'entreprise nationale, propose une meilleure solution :
- Substitution nationale : Briser le monopole des importations, avec des avantages en matière de coûts d'achat et d'entretien des équipements.
- Réponse rapide du service après-vente : assistance technique 24h/24, ingénieurs sur site sous 48 heures, remédiant ainsi aux lenteurs du service après-vente et aux longs cycles d'approvisionnement en pièces détachées des équipements importés.
Résultats concrets de l'application : création d'une valeur significative pour les clients
Après qu'une entreprise bien connue spécialisée dans les piles à combustible à hydrogène a adopté la presse isostatique à double bande d'acier Minke, elle a obtenu des résultats remarquables dans la production de papier carbone GDL.
- Amélioration significative du rendement du produit : passé de 85 % avec les procédés traditionnels à plus de 99 %.
- Amélioration notable de l'efficacité de la production : la capacité de production journalière atteint 3 000 mètres carrés.
- Réduction de la consommation d'énergie : la consommation énergétique globale a diminué de 35 %.
Optimisation des performances du produit :
- Uniformité de la porosité : 70 % ± 2 %
- Résistivité dans le plan : < 5 mΩ·cm
- Résistivité à travers le plan : < 8 mΩ·cm²
- Résistance à la traction : > 20 MPa - Uniformité d'épaisseur : ±3 μm
Completsystème de service et assistance technique
Nanjing MingkeProcessusSystems Co., Ltd. offre à ses clients une assistance technique complète :
1. Soutien au développement des processus
AUne équipe technique professionnelle assiste les clients dans l'optimisation des paramètres de processus et le réglage des équipements, garantissant ainsi que ces derniers répondent aux exigences spécifiques du processus de production.
2. Services d'équipement personnalisés
Fournir des services d'équipement personnalisés en fonction des besoins spécifiques des clients, notamment des tailles spéciales, des configurations spéciales, etc.
3. Services d'installation et de mise en service
Une équipe d'ingénieurs expérimentés assure les services d'installation et de mise en service sur site afin de garantir une mise en production rapide des équipements.
4. Formation technique
Proposer une formation complète à l'utilisation et à la maintenance afin de garantir que les clients puissent utiliser et entretenir efficacement l'équipement.
5. Assistance après-vente
Mettre en place un mécanisme de réponse rapide 24 heures sur 24 afin de fournir un service après-vente et un support technique en temps opportun, garantissant ainsi une production ininterrompue.
Ce secteur offre de vastes perspectives d'application.
La presse à double bande d'acier isostatique statique Mingke convient non seulement à la production de papiers carbone GDL pour piles à combustible à hydrogène, mais peut également être largement utilisée dans de nombreux domaines :
- Piles à combustible : préparation de la couche catalytique avec du papier carbone GDL ;
- Batteries à l'état solide : compactage des feuilles d'électrode et moldécédé;
- Matériaux composites : préparation de préimprégnés de fibres de carbone ;
- Papier spécial : compactage et moulage haute densité ;
- Nouveaux matériaux énergétiques : préparation de divers matériaux en couches minces fonctionnelles.
Avantages de la presse isostatique à double courroie en acier Mingke :
Nanjing Mingke a consacré dix ans au perfectionnement de sa technologie et continue d'investir dans la recherche et le développement de presses isostatiques à double bande d'acier. L'entreprise propose désormais des presses haute température atteignant 400 °C avec une précision de pression de ±2 %. Forte de cette expertise, Mingke est le partenaire idéal pour les presses de séchage de papier carbone, alliant rapport qualité-prix optimal et risques minimaux. Aujourd'hui, la plupart des entreprises chinoises de séchage de papier carbone en continu choisissent Nanjing Mingke comme partenaire.
Date de publication : 9 octobre 2025