Fabricación de placas bipolares: Por qué los ingenieros de pilas de combustible deberían plantearse el grabado químico

Fabricación tradicional de placas bipolares

Las placas bipolares, un componente clave de las pilas de combustible, se han fabricado tradicionalmente a partir de grafito, un material extremadamente caro y muy permeable. Dicho esto, se han evaluado numerosos materiales como alternativas y, debido a la demanda de materiales duraderos, relativamente fáciles de fabricar y a un precio competitivo, las placas bipolares metálicas han ganado cada vez más popularidad.

El acero inoxidable, por ejemplo, presenta una serie de características que lo hacen ideal para las placas de pilas de combustible bipolares, entre ellas su resistencia inherente, su estabilidad química, su bajo coste y la relativa facilidad de su producción en serie.

Estampado e hidroconformado de placas bipolares

Las pilas de combustible se fabrican apilando placas precisas y complejas, mecanizadas con ranuras o canales intrincados que permiten el flujo de líquidos y gases, y pueden fabricarse de diversas formas mediante mecanizado CNC, hidroconformado y estampado; sin embargo, existen dudas sobre estos procesos.

Por ejemplo, tanto el estampado como el hidroconformado afectan a la planitud e introducen tensiones y rebabas. Además, la fabricación de las herramientas puede resultar lenta, costosa y poco rentable, especialmente durante la fase de I+D.

Ventajas del grabado químico de placas bipolares metálicas

El proceso de grabado fotoquímico ofrece a los fabricantes importantes ventajas en la producción de placas bipolares metálicas para pilas de combustible.

Herramientas de bajo coste

En primer lugar, y lo más importante, el grabado no requiere utillaje físico, ya que el utillaje digital es económico de producir y adaptar, lo que permite optimizar los diseños con un coste mínimo.

Rapidez de suministro

El proceso permite pasar rápidamente de la producción de prototipos a la fabricación a gran escala, ofrece una complejidad de piezas prácticamente ilimitada, produce componentes sin rebabas ni tensiones (algo especialmente importante en el caso de las placas de pilas de combustible, donde las imperfecciones pueden comprometer la unión de la pila), no altera las propiedades del metal, es adecuado para todos los tipos de acero y alcanza una precisión de ±0,020 mm —todo ello con plazos de entrega que se miden en días, no en meses.

Complejidad del campo de flujo

El grabado químico elimina el metal de forma simultánea, lo que permite grabar canales complejos o campos de flujo en ambos lados de la placa bipolar al mismo tiempo.

Esta versatilidad permite a los diseñadores variar el tamaño y la forma de los canales e incorporar colectores, distribuidores y orificios sin costes adicionales.

Metales adecuados para placas bipolares

Precision Micro fabrica habitualmente placas bipolares de acero inoxidable de grado 316L en tamaños de hasta 1500 mm x 600 mm, aunque también es posible especificar placas de otros metales, como el aluminio o el titanio, para obtener un peso más ligero y una mayor resistencia a la corrosión.

Resumen

La versatilidad del proceso de grabado fotoquímico, unida a los 60 años de experiencia de Precision Micro en este campo, lo convierte en una opción muy atractiva para la fabricación de placas bipolares, ya que elimina los obstáculos con los que se enfrentan los ingenieros de diseño y que son inherentes a las tecnologías tradicionales.