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Article

1 - NAVIGATION FLUVIALE ET MARITIME

2 - APPLICATIONS AÉROSPATIALES

3 - APPLICATIONS PORTABLES

4 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : D3344 v1

Conclusion et perspectives
Systèmes de piles à combustible - Applications fluviale, maritime, aérospatiale et portable

Auteur(s) : Gilles TAILLADES, Michel CASSIR, Daniel HISSEL, Claude LAMY

Date de publication : 10 févr. 2024

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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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ABSTRACT

Fuel Cell Systems. Fluvial, marine, aerospace and portable applications

Fuel cell systems are available in a very wide power range, from a few W to a few MW, covering a wide range of applications. Low-power Fuel Cells (< 100 W) can be used in a variety of portable systems, while medium-power systems (1 kW-100 kW) are ideally suited to light mobility, cogeneration, auxiliary or backup power. Higher-power systems meet the needs of heavy mobility and power plants.

This article presents applications in the fields of fluvial and maritime navigation, aerospace and portable systems.

Auteur(s)

  • Gilles TAILLADES : Professeur, directeur de la mention énergie, Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, université de Montpellier, France

  • Michel CASSIR : Professeur émérite, Chimie ParisTech, université PSL, Institut de Recherche de chimie Paris (IRCP), France

  • Daniel HISSEL : Professeur, université de Franche-Comté, Institut universitaire de France (IUF), FEMTO-ST, CNRS, Directeur-adjoint Fédération nationale hydrogène du CNRS

  • 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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KEYWORDS

portables applications   |   aerospace   |   fuell cells   |   fluvial and maritime navigation   |   portable systems

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3344


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4. Conclusion et perspectives

Le niveau de développement de ces systèmes de piles à combustible permet aujourd’hui d’envisager, commercialement, de multiples applications. Dans cet article, les applications dans les domaines des mobilités maritime, fluviale, aéronautique et aérospatiale, puis les applications portables ont été détaillées et illustrées par de nombreux exemples.

L’intégration de la technologie hydrogène dans les secteurs maritimes et aéronautiques est au stade de recherche et développement avancé et des premiers prototypes sont en cours de test et de fiabilisation. Le développement à plus grande échelle devrait s’amorcer à partir de la prochaine décennie. Les principaux constructeurs mondiaux travaillent à l’intégration de systèmes de pile à combustible comme Groupes auxiliaires de puissance (GAP) ou Auxiliary Power Unit (APU). La propulsion par combustion directe de l’hydrogène est envisagée dans le cas des gros porteurs, par contre, l’intégration de systèmes pile à combustible et l’électrification de la propulsion ne semblent envisageables que pour des appareils de petites tailles.

L’utilisation des piles à combustible pour des applications portables présente l’avantage de ne pas nécessiter de recharge électrique pendant plusieurs heures, l’autonomie étant uniquement liée à la quantité de combustible embarquée. Ces applications demeurent un marché de niche.

La transition énergétique consiste en une série de changements majeurs dans les systèmes de production et de consommation de l’énergie. Elle vise à transformer les systèmes énergétiques pour diminuer les impacts écologiques et environnementaux. Cette transition énergétique est basée sur l’efficacité énergétique, le développement des énergies renouvelables et le transfert des usages énergétiques vers l’électrique. L’intégration des piles à combustible dans les domaines maritimes, aéronautiques permettra de diminuer sensiblement l’empreinte carbone de ces secteurs qui représentent actuellement 6 % des émissions mondiales des gaz à effet de serre : l’aviation constitue, par exemple, le deuxième poste le plus émissif après le transport routier en Europe.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (6) -    -  https://www.h2-mobile.fr/actus/avion-...

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