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RÉSUMÉ
Les systèmes de piles à combustible sont disponibles dans une très large gamme de puissance, de quelques watts à quelques mégawatts, et permettent de couvrir une large gamme d’applications. Les PACs de faible puissance (< 100 W) peuvent ainsi être employées dans divers systèmes portables, les systèmes de moyennes puissances (1 kW-100 kW) sont, par exemple, parfaitement dimensionnés pour la mobilité légère, la cogénération ou encore comme système électrique auxiliaire ou de secours. Les systèmes de puissances plus élevées répondent aux besoins de la mobilité lourde, ou encore des centrales électriques de fortes puissances.
Cet article présente les applications dans les domaines de la navigation fluviale et maritime, les systèmes pour l’aérospatiale et les systèmes portables.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Gilles TAILLADES : Professeur, directeur de la mention énergie, Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, université de Montpellier, France
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Michel CASSIR : Professeur émérite, Chimie ParisTech, université PSL, Institut de Recherche de chimie Paris (IRCP), France
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Daniel HISSEL : Professeur, université de Franche-Comté, Institut universitaire de France (IUF), FEMTO-ST, CNRS, Directeur-adjoint Fédération nationale hydrogène du CNRS
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Claude LAMY : Professeur émérite, Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, université de Montpellier, membre de France Hydrogène, France
INTRODUCTION
Les perspectives d'un développement des piles à combustible n'ont jamais été aussi bonnes par suite des efforts de la recherche et de développement, de choix stratégiques de grands groupes industriels et en réponse au contexte environnemental.
La puissance d'une pile est fonction de la taille de la cellule répétitive, du nombre de cellules dans un empilement (de 1 à quelques centaines) et du nombre d'empilements utilisés, ce qui conduit à des puissances de quelques watts à quelques dizaines de mégawatt. Les systèmes de piles à combustible sont particulièrement pertinents dans le secteur de la mobilité lourde qui nécessite de fortes puissances et de l’autonomie. C’est le cas de la mobilité lourde terrestre (bus, camions, trains) mais également la mobilité non terrestre (navires, avions) qui seront traitées dans cet article.
Les applications des piles à combustible (PACs), de faibles puissances (< 100 W) qui peuvent être utilisées dans une variété d’applications portables (micro-ordinateurs personnels, sources d’électricité autonomes pour le camping, télécommunication, drones), et de puissances intermédiaires (1 kW) qui permettent par exemple l’alimentation de chariots de manutention, feront l’objet de la troisième partie de cet article.
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MOTS-CLÉS
applications portables aérospatiale piles à combustible navigation maritime et fluviale systèmes portables
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2. Applications aérospatiales
Les piles à combustible basse température ont été initialement développées pour les programmes spatiaux américains de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) : premières piles à électrolyte polymère solide (SPEFC de General Electric) pour le programme Gemini, puis les piles AFC de type Bacon (fabriquées par United Technologies Corporation) pour le programme Apollo conduisant à la conquête de la lune en juillet 1969.
Depuis, elles interviennent dans les lanceurs spatiaux, les navettes spatiales, notamment les PEMFC à partir de leur développement en 1987 par la compagnie canadienne Ballard Power System, et plus récemment pour équiper les engins de manutention dans les aéroports et les avions zéro émission, et également les drones.
2.1 Lanceurs spatiaux
Les premiers lanceurs spatiaux développés par Snecma Moteurs du Groupe Safran avait une source électrique de secours, une pile oxyde d’argent-zinc, mais Safran a également testé une PAC de 5 kW placée à la jonction entre les 2 étages du lanceur (figure 6). Cela aurait permis de diminuer de manière significative la masse de cette source de secours. Ces essais n’ont pas été suivi d’industrialisation.
HAUT DE PAGE2.2 Navettes spatiales
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Programme Apollo
Pour le programme...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - - https://www.h2-mobile.fr/actus/bateau- hydrogene/
-
(2) - - https://neptech.co/en/home/
-
(3) - HORDÉ (T.) - Étude de systèmes pile à combustible hybridés embarqués pour l’aéronautique. - Thèse Doctorat Paris-Tech (2012).
-
(4) - HORDÉ(T.), ACHARD (P.), METKEMEIJER (R.) - PEMFC application for aviation : Experimental and numerical study of sensitivity to altitude. - International Journal of Hydrogen Energy, 37 pp. 10818-10829 (2012).
-
(5) - RENOUARD-VALLET (G.), SABALLUS (M.), SCHUMANN (P.), KALLO (J.), FRIEDRICH (K.A.), MÜLLER-STEINHAGEN (H.) - Fuel cells for civil aircraft application : on-board production of power, water and inert gas. - Chemical engineering research and design, 90, pp. 3-10 (2012).
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(6) - - https://www.h2-mobile.fr/actus/avion-...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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GENEPAC : pile à combustible PEMFC issue du partenariat PSA Peugeot Citroën (Stellantis) et CEA.
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Principe des piles à combustible. Piles à membranes basse température.
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Filières de piles à combustible. Piles alcalines et à haute température.
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Filières de piles à combustible. Applications stationnaires et mobilités terrestres.
-
Piles à combustible PEMFC et SOFC – Description et gestion du système.
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Piles à combustible PEMFC et SOFC – Transferts de chaleur et de masse.
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