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          Last update : February 12, 2013
Manufacture of membrane-electrode assembly of fuel cells by printing processes

Fabrication d'assemblages membrane-électrode de piles à combustible par procédés d'impression


Chloé Bois

Grenoble INP-Pagora


PhD thesis defended on October 26, 2012
Thèse soutenue le 26 Octobre 2012

LGP2

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In a context of fossil fuel shortage and hydrocarbon emission reduction, fuel cells are a promising solution for energy production. However, the cost of the energy they produce remains too expensive to be competitive and the conventional manufacturing processes used limit the scaling up of the production.

The core of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) is a stack composed of five constituents, in which the proton exchange membrane and the two gas diffusion layers can be considered as printing substrates, and the two catalyst layers can be printed by continuous printing processes.

This work demonstrated the relevance of flexography for manufacturing fuel cell components. It allows large production with low waste of expensive elements. Despite of the poor printability of the substrates, the catalyst layers printed by flexography reached similar electrochemical properties than those made by conventional processes.

Résumé

Les piles à combustibles sont une alternative à l'utilisation de ressources fossiles. Cependant, l'énergie qu'elles produisent reste chère et les procédés de fabrication actuels ne sont pas adaptés à des productions à grande échelle.

Une pile de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) est un système constitué de cinq couches dans lequel la membrane et les deux couches de diffusion peuvent être considérées comme support d'impression et les deux couches actives peuvent être imprimées par des procédés continus.

Ce travail démontre la pertinence du procédé flexographique dans la fabrication de composants de PEMFC. Ce procédé permet de produire de grandes surfaces avec peu de perte de matière fonctionnelle. Malgré la faible imprimabilité des supports choisis, des couches actives aux performances similaires à celles fabriquées par procédés conventionnels ont pu être réalisées grâce à la flexographie.

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