Piles à combustible appliquées aux véhicules

1 - Notions de base

• 1.1 - Les différents types de pile
  Figure 1 - Évolution du chargement en platine et des performances au cours des dernières décennies, d’après  Tableau 1
• 1.2 - Architecture des piles à combustible
  Figure 2 - Configuration filtre-presse d’un empilement de pile à combustible (exemple d’une PEMFC)

2 - Groupe électrogène à pile à combustible

• 2.1 - Système global
  Figure 3 - Schéma de principe d’un système à pile à combustible Figure 4 - Courbe de polarisation et rendements correspondants Figure 5 - Évolution du rendement de la cellule au système pour un empilement simulé de 100 cellules de 200 cm2, fonctionnant avec un compresseur d’air Figure 6 - Évolution simulée  de la courbe de polarisation d’une cellule de pile fonctionnant à 1,5 bar pour différentes températures Figure 7 - Évolution simulée de la courbe de polarisation d’une cellule de pile fonctionnant à 80 °C, à différentes pressions d’hydrogène et d’oxygène Figure 8 - Évolution de l’énergie nécessaire à la compression (exprimée en pourcentage du pouvoir calorifique inférieur) en fonction de la pression et du rapport à la stœchiométrie en oxygène Tableau 2 Tableau 3
• 2.2 - Architecture d’un groupe électrogène à pile à combustible
  Figure 9 - Cycle routier normalisé MVEG (directive 91/441 relative aux émissions – directive 93/116 relative aux consommations) Figure 10 - Profil de vitesse et de puissance suivant un cycle MVEG pour un véhicule de 2 000 kg Figure 11 - Performances de systèmes de piles à combustible H2/air équipant les véhicules Focus FCV et Necar 4 ADV, fonctionnant entre 70 et 85 °C de température de cellule et entre 1 et 4 bars absolus pour les réactifs (d’après ) Figure 12 - Performances de systèmes de piles à combustible méthanol/air (incluant un reformeur) équipant les véhicules Premacy FC-EV et Necar 5, fonctionnant entre 70 et 85 °C de température de cellule et entre 1 et 6 bars absolus pour les réactifs (d’après ) Figure 13 - Nœud électrique d’un système PAC hybridé par une batterie de puissance Tableau 4
• 2.3 - La pile

3 - Quel combustible ?

• 3.1 - Stockage d’hydrogène
  Tableau 5
• 3.2 - Production embarquée d’hydrogène
  Figure 14 - Étapes du vaporeformage du méthanol avec une unité d’oxydation préférentielle Figure 15 - Étapes de l’oxydation partielle d’un hydrocarbure Figure 16 - Étapes du reformage autotherme du méthanol Tableau 6
• 3.3 - Distribution de combustible (infrastructure)
  Figure 17 - Filière hydrogène possible partant de la production jusqu’aux consommateurs (d’après document interne CEA) Tableau 7

4 - Conclusion