Les semi-produits en polymère à très haute performance et les pièces usinées et moulées par injection de Drake ont des dizaines d’années d’expérience en matière d’applications sévères et fiables qui peuvent aider à résoudre les problèmes de conception de composants comparables dans les systèmes d’énergie alternative.

Résistance chimique et durabilité des systèmes de stockage d'énergie par batterie

La prolifération des systèmes d’énergie alternative a créé le besoin de capturer l’excédent d’énergie qu’ils génèrent et de le stocker pour qu’il puisse ensuite être distribué à la demande. Les installations de stockage en batterie à grande échelle sont de plus en plus utilisées pour répondre à ce besoin. Ces unités, ainsi que les matériaux et les composants qui les composent, doivent fonctionner de manière fiable dans des environnements extrêmes, humides, arides, froids et chauds, partout dans le monde.

Les produits Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS et Ultem™ PEI de Drake Plastics offrent les propriétés d’isolation électrique et thermique et d’isolation requises pour les isolateurs, les connecteurs et les composants similaires de ces systèmes de stockage d’énergie. Ils présentent tous une résistance chimique exceptionnelle. Ces matériaux à très hautes performances se caractérisent également par un module élevé et une grande stabilité dimensionnelle pour répondre aux besoins des applications qui nécessitent une rigidité sous charge à des températures élevées. En outre, leur résistance aux chocs assure la durabilité des boîtiers des composants, ce qui constitue un avantage particulier pour les installations dans des environnements frigorifiques.

Performance à des températures extrêmes dans la production et le stockage d'hydrogène

Des températures cryogéniques et des pressions élevées sont utilisées pour liquéfier l’hydrogène en vue de son transport et de son utilisation future dans de nombreuses applications, y compris les engins spatiaux. Ces conditions de traitement réduisent considérablement la gamme de matériaux candidats pour les composants de joints qui sont essentiels à l’intégrité des cuves de stockage. Le PAI de Torlon a une longue histoire de performances fiables dans ce domaine. Sa capacité unique et exceptionnelle à conserver ses propriétés physiques à des températures cryogéniques a conduit à l’utilisation de ce polymère à très hautes performances dans des joints et des sièges de soupape usinés avec précision qui fonctionnent efficacement dans les conditions rigoureuses du traitement et du stockage de l’hydrogène.

Outre le Torlon PAI, le PEEK est également utilisé avec succès depuis des années comme matériau de haute performance pour les joints et les composants critiques utilisés dans les applications d’isolation, de compression, de stockage et de distribution dans la chaîne d’approvisionnement de l’hydrogène. Les principaux avantages liés à l’utilisation de ces deux matériaux sont un poids plus léger et un rapport résistance/poids supérieur à celui des métaux, une plus grande résistance à l’usure dans des conditions hydrodynamiques et de frottement, et leur capacité à conserver leurs propriétés dans un large éventail de températures extrêmes.

Conservation de la propriété des composants des systèmes d'énergie nucléaire

Par nécessité, certains équipements et composants sont isolés et exposés aux rayonnements dans certaines zones des centrales nucléaires. L’une des principales exigences des thermoplastiques pour ces applications dans les installations nucléaires est leur capacité à résister à l’exposition aux radiations sans se dégrader et sans perdre une part importante de leurs propriétés physiques. L’une des principales préoccupations est l’effet d’une exposition élevée aux rayons sur la résistance et la ductilité d’un matériau, afin de garantir que les composants restent intacts sous l’effet des contraintes et des charges d’impact.

Afin de déterminer les matériaux candidats viables pour les applications dans le domaine de l’énergie nucléaire, l’American Composites Manufacturing Learning Center a réalisé des essais approfondis sur une variété de thermoplastiques. Le Centre a évalué des dizaines de polymères en exposant des spécimens de test à des niveaux de rayonnement de103 à 109 rads , puis en comparant leurs propriétés physiques avec les valeurs originales avant le test. À des niveaux d’essai de106 rads et plus, très peu de thermoplastiques ont montré la conservation des propriétés requises. Cependant, le Torlon 5030 PAI, un polymère renforcé de verre à 30 % que Drake Plastics extrude en pièces semi-produites pour l’usinage, a passé les tests à109rads, le niveau d’exposition le plus élevé. Le Victrex PEEK, un autre polymère que Drake convertit en semi-produits et pièces de très haute performance, a également réussi à109 rads . Le PEI Ultem 2300 renforcé à 30 % de verre, que Drake fournit dans ses configurations uniques et efficaces Seamless Tube®, a également démontré une rétention impressionnante des propriétés à108 rads . Lien vers l’étude sur le rayonnement

Les performances de ces polymères à très hautes performances ont conduit à leur utilisation pour des isolateurs, des couvercles et d’autres applications dans les installations d’énergie nucléaire, y compris celles qui alimentent les sous-marins de la marine américaine.

Polymères à entretien minimal pour les composants d'éoliennes

Les bagues, les patins d’usure et les autres composants qui tournent et glissent sous des charges élevées sont similaires aux applications d’autres industries où la gamme de grades Torlon® PAI, Victrex™ et KetaSpire® PEEK et PAEK de Drake a été reconnue pour ses performances à long terme. Certains grades de ces thermoplastiques à hautes performances présentent l’avantage supplémentaire de ne pas nécessiter de lubrification externe. Les moyeux de rotors porteurs et les composants de boîtes de vitesses fabriqués à partir de divers grades de polymères PAI et PEEK de Torlon fonctionnent plus silencieusement que les pièces en métal, et conservent une grande résistance et une stabilité dimensionnelle sur de larges plages de température. Autre avantage : leur résistance inhérente à la corrosion, même après une exposition prolongée à des environnements chauds et humides.

Les boîtes de vitesses de ces unités extérieures sont soumises à de fortes contraintes dues aux rafales de vent et aux coups de vent. Sans une surveillance constante et une maintenance prédictive, les défaillances peuvent être catastrophiques. Les systèmes utilisés pour la surveillance des équipements de lubrification reposent sur des bobines de PAI Torlon, des tubes de confinement d’huile et d’autres composants structurels et isolants qui peuvent résister à l’environnement de fonctionnement et offrir un signal non perturbé à l’électronique sophistiquée qui surveille et caractérise les particules d’usure métalliques provenant des roulements et des engrenages.

Résistance à la corrosion dans la production d'énergie marémotrice et les systèmes géothermiques

Ces technologies énergétiques reposent également sur des turbines et des composants de systèmes rotatifs et coulissants tels que des joints et des pièces de roulement et d’usure qui doivent fonctionner à long terme. Dans ces applications, les PAI et PEEK de Torlon présentent des avantages significatifs par rapport aux métaux, dont le taux de corrosion s’aggrave avec l’augmentation des niveaux de pH naturels. C’est un problème particulier pour les matériaux métalliques dans l’eau chaude et la vapeur, un environnement dans lequel les matériaux haute performance de Drake Plastics fonctionnent de manière fiable depuis de nombreuses années. Des formulations spécifiques de ces polymères haute performance ne nécessitent aucune lubrification externe, ce qui permet de réduire la fréquence et le coût de la maintenance.

Matériaux isolants pour les équipements de distribution d'énergie électrique en aval

Les équipements de distribution d’énergie associés aux technologies des énergies renouvelables constituent un autre domaine d’application pour Torlon PAI, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI et PEEK. Ces polymères offrent une résistance et une stabilité associées aux propriétés d’isolation thermique et électrique et aux propriétés d’isolation dont ces composants ont besoin.

Polymères à haute performance dans la recherche et le développement de l'énergie de fusion

Les polymères à très haute performance de Drake Plastics jouent un rôle dans le nombre croissant de projets de recherche visant à développer la fusion comme source d’énergie viable. Par exemple, Drake fournit 30 % de Victrex PEEK renforcé de verre sous forme de briques qui sont utilisées dans un projet comme isolateurs.

Les capacités de développement de Drake Plastics accélèrent les innovations des clients

Drake fournit régulièrement des ressources techniques expertes pour soutenir les efforts des clients dans le développement de nouvelles applications et formulations de matériaux, y compris des projets dans les systèmes d’énergie alternative. Les clients tirent parti de notre expertise en matière de matériaux polymères, de formulations, de technologie d’extrusion et d’usinage de précision pour accélérer le cycle de développement de nouveaux composés et de nouvelles conceptions de composants. Dans nos installations d’extrusion ultramodernes, Drake convertit des formulations de polymères standard et propriétaires en formes de stock destinées à l’usinage. Notre vaste capacité de fraisage CNC et notre expertise en matière d’usinage permettent de faire avancer les projets de nouveaux produits grâce à des délais rapides pour les échantillons d’essai de précision et les prototypes de nouvelles conceptions de composants. Le laboratoire d’essais physiques de Drake constitue l’étape finale de l’évaluation et de la validation des performances des nouveaux produits.

Ces capacités permettent d’injecter un niveau élevé d’expertise en matière de matériaux et de traitement dans les projets de nouvelles technologies de nos clients, ce qui a pour avantage de raccourcir les délais et les coûts de développement.

Applications énergétiques alternatives pour les polymères à ultra-haute performance

  • Les systèmes de batteries et de stockage d’énergie utilisent les polymères haute performance de Drake, tels que le Torlon PAI, le Ryton R-4 PPS et le PEEK, pour les isolateurs, les connecteurs et les boîtiers durables.
  • Les procédés de production et de stockage d’hydrogène comptent sur les sièges de soupape et les joints Torlon PAI pour fonctionner de manière fiable à des températures cryogéniques et à des pressions élevées. Le PEEK est également utilisé pour les joints et les composants d’isolation thermique dans de nombreuses applications de la chaîne d’approvisionnement en hydrogène.
  • Les isolateurs et les couvercles du système d’énergie nucléaire en Torlon PAI et PEEK résistent à l’exposition aux radiations sans dégradation significative de leurs propriétés.
  • Les projets de recherche sur l’énergie de fusion utilisent les formes de Drake en PEEK pour leurs propriétés isolantes.
  • Les éoliennes font appel au Torlon PAI pour assurer une longue durée de vie aux bobines, aux tubes de confinement de l’huile, aux roulements et aux pièces d’usure, ainsi qu’aux composants structurels et isolants.