Bibliographie & annexes
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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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Navigation fluviale et maritime
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5. Glossaire
AEMFC (Anion Exchange Membrane Fuel Cell)
Pile à combustible à membrane échangeuse d’anions. C’est une architecture de piles à combustible qui utilise une membrane échangeuse d’anions pour séparer les compartiments d’anode et de cathode. Ces piles utilisent la diffusion d’anions basiques, généralement l’hydroxyde OH−, entre les électrodes.
AFC (Alkaline Fuel Cell)
Pile à combustible alcaline fait partie des techniques de piles à combustible les plus développées. Les AFC consomment de l’hydrogène et de l’oxygène pur en produisant de l’eau potable, de la chaleur et de l’électricité. Elles sont parmi les piles à combustible les plus efficaces, pouvant potentiellement atteindre 70 % de rendement.
APM (Adsoption à Pression Modulée) ; PSA : Pressure Swing Adsorption
Ce procédé permet d’obtenir de l’hydrogène extrêmement pur (0,99999 mole H2 dans le gaz de synthèse final). C’est un procédé de séparation de mélanges de gaz au cours duquel ont lieu alternativement l’adsorption d’un gaz sur un solide (adsorbat) à pression élevée (10 à 40 bars) tandis que la désorption est faite autour de la pression atmosphérique.
APU (Auxiliary Power Unit)
Groupe auxiliaire de puissance électrique (GAP) permet d’alimenter, non pas la traction, mais d’autres fonctions à bord d’un véhicule.
DMFC (Direct Methanol Fuel Cell)
Pile à oxydation directe du méthanol. C’est une sous-catégorie de piles à combustible à membrane d’échange de protons dans lesquelles le combustible, le méthanol CH3OH, n’est pas reformé, mais est fourni directement à la pile à combustible.
EIS (Electrochemical Impedance Spectrometry)
Il s’agit d’une spectrométrie d’impédance électrochimique qui permet d’apporter des informations importantes sur l’état de santé d’une pile à combustible, et donc de sa capacité à répondre à la demande de puissance exigée.
GMP
Pour Groupe motopropulseur qui est un moteur électrique destiné à entraîner les roues.
HT-PEM (High Temperature Proton Exchange Membrane)
Également connues sous le nom de piles à combustible à membrane électrolytique...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - - https://www.h2-mobile.fr/actus/bateau- hydrogene/
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(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.
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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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