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Auteur(s)
-
Renaut MOSDALE : Docteur-ingénieur en électrochimie - Président - PaxiTech SAS
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Lire l’articleINTRODUCTION
La principale différence entre une pile à combustible (PAC) et une batterie provient du fait qu’une pile à combustible fonctionne tant qu’elle est alimentée en combustible et en comburant, et ne nécessite donc pas de recharge électrique. Si, dans le cas d’une batterie, les électrodes contiennent la matière active qui sera consommée et régénérée au gré des décharges et charges, les électrodes d’une pile à combustible ne contiennent que les catalyseurs nécessaires aux réactions, les réactifs provenant de réservoirs extérieurs. Cette différence primordiale permet, dans un système à pile à combustible, de séparer l’énergie contenue dans le carburant de la puissance résultant de la taille de la pile, et devrait aboutir à des véhicules électriques plus performants que les véhicules thermiques actuels et possédant une autonomie comparable.
Pour une étude générale sur les piles à combustible, le lecteur se reportera à l’article de la base documentaire « Réseaux électriques et applications » des Techniques de l’Ingénieur (référence ).
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- Version courante de févr. 2022 par Joseph BERETTA
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2. Groupe électrogène à pile à combustible
2.1 Système global
Une pile à combustible ne peut fonctionner seule ; elle a besoin d’être associée à des périphériques auxiliaires qui assureront des fonctions aussi essentielles qu’acheminer les réactifs, évacuer les produits ou gérer la température de l’empilement. Ces auxiliaires, s’ils sont nécessaires au fonctionnement de la pile, n’en sont pas moins des consommateurs d’énergie parasitant directement la production de la pile.
Le système est globalement constitué d’un circuit combustible, d’un circuit comburant et d’une boucle de refroidissement. Un système d’humidification vient généralement compléter cet ensemble. Il peut être couplé à la boucle de refroidissement ou indépendant (figure 3). On distinguera généralement les différents types de systèmes de piles à combustible par la pression à laquelle ils travaillent (dimensionnant la taille du compresseur d’air) et par le combustible qu’ils utilisent [hydrogène stocké sous forme liquide ou gazeuse, hydrogène stocké sous forme d’hydrure, combustible à reformer (généralement un hydrocarbure ou un alcool dont on extrait l’hydrogène par une opération de reformage), combustibles liquides pour oxydation directe]. Ces distinctions auront un fort impact sur les performances nettes du groupe électrogène, la qualité des réactifs (présence d’impuretés dans les gaz) et les consommations parasites des auxiliaires affectant le rendement global du système. L’architecture du groupe électrogène sera également fortement dépendante de ces auxiliaires.
Les performances d’un système sont généralement exprimées par rapport à leurs puissances massique et volumique, mais également en termes de rendement. Le rendement du système dépendra de celui de la pile à combustible affecté des pertes parasites dues aux auxiliaires et variera avec la puissance demandée.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRIMES (P.G.) - Historic pathways for fuel cells - The new electric century. IEEE AES Systems Magazine, p. 7-10 (déc. 2000).
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(2) - MOND (L.), LANGER (C.) - A new form of gas battery - Phil. Mag., vol. 46, p. 296-304 (1889).
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(3) - BACON (F.T.) - Fuel cells, past, present and future - Electrochimica Acta, vol. 14, p. 569-585 (1969).
-
(4) - MOSDALE (R.), ESCRIBANO (S.) - * - Clefs CEA n° 44, p. 51 (hiver 2000-2001).
-
(5) - MOSDALE (R.), SRINIVASAN (S.) - Analysis of performance and of water and thermal management in proton exchange membrane fuel cells - Electrochimica Acta, vol. 40, n° 4, p. 413-421 (1995).
-
(6) - STEVENS, al - Piles à combustible. - [D 3 340]. Techniques de l’Ingénieur, Base documentaire « Réseaux...
ANNEXES
ClubPac Club français « Piles à combustible »
Ballard (Canada)
Fuel Cells 2000
DaimlerChrysler
http://www.daimlerchrysler.de/
Société Plug Power
US Fuel Cell Council
Nuvera Fuel Cells
Fuel Cell Today
Hydrogenics
UTC Fuel Cells
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