Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La mobilité est en évolution technologique et sociétale. Nous assistons à une mutation rapide vers la mobilité électrique principalement aujourd’hui à batterie. Un manque d’autonomie et une recharge trop longue sont souvent cités comme les principaux freins au développement des véhicules électriques. Les véhicules à pile à combustible avec un stockage d’hydrogène sous forme comprimée à 350 ou 700 bar peuvent parcourir plus de 500 km, en une seule recharge d’une durée de 3 à 5 minutes ; ils apparaissent plus que jamais comme une alternative crédible aux véhicules actuels. Cet article traite de la technologie des piles à combustible appliquée aux transports terrestres en analysant les aspects technologiques, environnementaux, économiques et politiques.
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Mobility is evolving both technologically and socially. We are witnessing a rapid shift to electric mobility, mainly today, with battery. A lack of autonomy and charge time too long are often cited as the main obstacles to the development of electric vehicles. Fuel cell vehicles with hydrogen storage in compressed form at 350 or 700 bars can travel more than 500 km, in a single charge lasting 3 to 5 minutes, they appear more than ever as a credible alternative to current vehicles. This article discusses fuel cell technology applied to land transportation by analyzing technological, environmental, economic, and political aspects.
Auteur(s)
-
Joseph BERETTA : Président d’honneur Avere-France - Président Automobile Technology & Mobility Expertise (AT&ME)
INTRODUCTION
Le véhicule électrique à hydrogène est avant tout un véhicule électrique, fonctionnant avec une chaîne de traction électrique identique à celle utilisée dans les véhicules électriques à batteries déjà largement répandus. Il n’y a pas lieu d’opposer le véhicule électrique à batterie et le véhicule électrique à pile à combustible utilisant de l’hydrogène. La seule différence, c’est la façon dont l’énergie est stockée et délivrée au moteur électrique. Dans un véhicule à batterie, l’énergie et la puissance proviennent de la batterie. Pour le véhicule à pile à combustible (PAC), l’énergie est stockée sous forme d’hydrogène dans un réservoir, la puissance est définie par la taille de la pile à combustible qui génère l’énergie électrique pour le moteur.
Pour une étude générale sur les piles à combustible, le lecteur se reportera aux articles Combustible hydrogène – Production [BE 8 565], Combustible hydrogène – Utilisation [BE 8 566], Transport électrique routier – Véhicules à pile à combustible [D 5 570] et Hydrogène [J 6 368].
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
hydrogen storage | fuell cells | electric vehicle | land transportation
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2008 par Renaut MOSDALE
DOI (Digital Object Identifier)
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Le vecteur hydrogène pour les transports
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2. Générateur électrique embarqué pile à combustible PEMFC dédié à la mobilité
Pour les applications mobilité la technologie retenue qui répond au cahier des charges automobile est la technologie PEMFC.
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 6). 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 (2000).
-
(2) - MOND (L.), LANGER (C.) - A new form of gas battery. - Phil. Mag., vol. 46, p. 296-304 (1889).
-
(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) - MOSDALE (R.), SRINIVASAN (S.) - Modeling analysis of mass transport...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Carburant hydrogène – Spécification de produit – Partie 2 : Applications des piles à combustible à membrane d’échange de protons (MEP) pour les véhicules routiers. - ISO/TS 14687-2 - 2012
-
Hydrogène gazeux et mélanges d’hydrogène gazeux – Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres. - ISO/TS 15869 - 2009
-
Considérations fondamentales pour la sécurité des systèmes à l’hydrogène. - ISO/TR 15916 - 2004
-
Appareils de stockage de gaz transportables – Hydrogène absorbé dans un hydrure métallique réversible. - ISO 16111 - 2008
-
Dispositifs de raccordement pour le ravitaillement des véhicules terrestres en hydrogène comprimé. - ISO 17268 - 2012
-
Carburant d’hydrogène gazeux – Stations-services. - ISO/TS 20100 - 2008
-
ed 3.011-13 Fuel cell technologies – Part 1 : Terminology. - ...
ANNEXES
En sus des règles d’homologation classique pour les véhicules thermiques et des règles liées à l’électrification du système de propulsion, les véhicules à pile à combustible sont soumis à des règlements européens spécifiques, comme le CE 79/2009 et sa directive d’application 406/2010. Ces deux règlements imposent notamment d’apporter la preuve de la sûreté de fonctionnement du système hydrogène. Ils imposent également une « réception par type » pour les composants les plus sensibles (ceux à l’intérieur desquels la pression de l’hydrogène gazeux est supérieure à 3 MPa), garantissant leur sécurité par des cycles de tests.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Ballard (Canada)
Fuel Cells 2000
Société Plug Power
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