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Le fabricant américain de moteurs lourds zéro émission Nuvera Fuel Cells, Billerica, Massachusetts, utilise désormais le polyphthalamide (PPA) Ultramid® Advanced N de BASF pour fabriquer plusieurs composants de sa dernière génération de moteurs à piles à combustible de 45 kW. Ces derniers seront intégrés dans les bus de transport et les véhicules de livraison en Chine dans les trois prochaines années. Les composants, tels que le collecteur, le boîtier du thermostat, le clapet anti-retour, l’éjecteur ainsi que les tuyaux d’échappement, nécessitent des propriétés matérielles stables à des températures variables. L’UltramidÒ Advanced N3HG6 présente une excellente résistance thermique et chimique, des propriétés mécaniques exceptionnelles, une grande résistance aux chocs, une bonne stabilité dimensionnelle et une performance stable à long terme. Comme certains des composants sont exposés à divers milieux par les canaux d’eau de refroidissement, d’air et d’hydrogène, le composite PPA à base de PA9T combine une excellente résistance chimique avec la satisfaction des exigences de pureté pour des applications sensibles dans les piles à combustible et des pièces électroniques.

Le défi de Nuvera pour le moteur de la pile à combustible E-45 était de trouver une solution légère pour convertir diverses pièces d’aluminium moulé sous pression et de tuyaux à haute température en plastiques à haute performance afin de faire évoluer les moteurs de piles à combustible vers des pièces produites en série tout en maintenant les performances et la sécurité. Pour cela, Ultramid® Advanced N3HG6 assure la sécurité et la qualité des pièces du moteur : Il présente une excellente rigidité et résistance, une grande ténacité ainsi qu’un bon comportement à l’usure et aux frottements. Il a prouvé avec succès, lors de tests approfondis pour les applications de refroidissement, qu’il peut résister à une température d’utilisation continue de 105°C pendant 10 000 à 20 000 heures dans un mélange d’éthylène glycol, d’eau et d’hydrogène. Le PPA de BASF permet également une très faible perméabilité au carburant et aux gaz ainsi qu’une faible teneur en substances volatiles, empêchant la corrosion ou l’encrassement du système moteur.

"Afin de conserver leur part de marché tout en répondant aux exigences réglementaires croissantes, les constructeurs automobiles doivent offrir à leurs clients des options à zéro émission pratiques à posséder, à exploiter et à entretenir, tout en fournissant la puissance nécessaire pour accomplir le travail", déclare Gus Block, directeur du marketing et des affaires gouvernementales chez Nuvera Fuel Cells. "Les piles à combustible sont la meilleure réponse pour répondre à ces demandes pour de nombreux véhicules commerciaux et industriels. Grâce au PPA de BASF, à son savoir-faire en matière d’applications et à ses services techniques personnalisés, nous avons réussi à réduire le coût unitaire par rapport aux solutions métalliques tout en arrivant sur le marché dans les délais. Ce qui nous a vraiment impressionnés, c’est la rapidité et l’efficacité avec lesquelles BASF a pu nous aider dans la conception de certaines pièces critiques, telles que les couvercles de collecteurs, dans la première approche". Le moteur à pile à combustible Nuvera E-45 peut alimenter des véhicules moyens et lourds tels que des bus, camions et des camionnettes de livraison, ainsi que des camions industriels et d’autres véhicules tout-terrain.

"Les exigences de température d’utilisation continue conditionnée étaient particulièrement élevées par rapport à ce que les plastiques typiques pouvaient fournir", explique Jim Peet, responsable du développement commercial de PPA chez BASF. "Grâce à notre expertise en matière de composants automobiles en plastique, ainsi qu’à notre support CAE utilisant UltrasimÒ et à notre vaste gamme de polyphthalamides, nous avons pu fournir le matériau approprié pour les différentes pièces de la pile à combustible. Cette approche nous a permis d’aider Nuvera à développer ces nouvelles applications exigeantes avec des performances optimisées pour l’une des technologies clés du futur"

L’un des services fournis par BASF a été l’optimisation de la conception avec l’outil de simulation Ultrasim® de BASF. Pour le collecteur par exemple, une analyse de remplissage et de déformation a été effectuée : aucune fuite ne s’est produite après la première optimisation des paramètres, ce qui a accéléré considérablement le développement du collecteur. Pendant l’analyse de remplissage, BASF et Nuvera ont discuté de sujets particuliers comme les lignes de soudure, l’étanchéité et les améliorations structurelles.

http://plastics-rubber.basf.com/